Специфика подбора марок перечня в этом случае обуслов­лена назначением и видом инструментов.

Прежде всего должен быть рассмотрен вопрос о возможности использования сталей для изготовления инструментов.

Режущие инструменты должны иметь и сохранять во время работы износостойкость, что обеспечивается высокой твердостью режущей кромки. Высокая твердость сталей достигается закалкой с последующим получением мартенсита отпуска; твердость будет тем больше, чем выше содержание углерода в стали. Если работа инструмента не сопровождается ударами, предпочтение отдается высокоуглеродистым сталям (1,1-1,2 % С); в противном случае должны применяться стали с меньшим содержанием углерода (0,7-0,8% С).

Эффективность использования стали для режущего инструмента определяется ее теплостойкостью, поскольку нагрев кромки обусловливает в каждом конкретном случае допустимую скорость резания. При резании мягких металлов с небольшой скоростью надо ориентироваться на нетеплостойкие стали, сохраняющие стойкость при нагреве до 190-225°С. В случае необходимости резания с повышенными скоростями (50-70 м/сек), в том числе деталей из жаропрочных, коррозионно-стойких сталей и титановых сплавов, для изготовления инструментов следует применять теплостойкие стали высокой твердости (быстрорежущие), сохраняющие стойкость при нагреве 500-600 °С.

При выборе сталей для режущих инструментов, помимо режимов резания должны учитываться форма, размеры, а также способы изготовления инструментов (штамповка, прессование, горячая навивка и др.). Для инструментов, используемых в пищевой промышленности, а также для медицинских инструментов предпочтение надо отдавать сталям, устойчивым против коррозии при одновременном обеспечении высокой твердости.

Измерительные инструменты, помимо высокой износостойкости должны обеспечивать сохранение постоянства размеров и формы, а иногда и высокую чистоту поверхности при их обработке, что должно учитываться при выборе стали и режима термической обработки.

Штампы, как и другие виды инструментов, в процессе работы подвергаются в основном износу, степень которого сильно зависит от характера деформирования обрабатываемых заготовок. При холодном деформировании для изготовления штампов применяют стали повышенной и высокой износостойкости, которая обеспечивается высоким содержанием углерода (более 1%) и легированием, в основном, карбидообразующими элементами (хром, молибден, ванадий, а также вольфрам); с повышением степени легирования повышается их теплостойкость. Для ударного инструмента используются менее углеродистые стали (0,40-0,70 %) при несколько большем содержании вольфрама.

При горячем деформировании, помимо износостойкости должна обеспечиваться высокая теплостойкость, необходимая для сопротивления пластической деформации, и вязкость, гарантирующая отсутствие хрупкого разрушения. Соответственно этому для изготовления штампов горячего деформирования применяют умеренно- и повышенно-теплостойкие стали повышенной и высокой вязкости; все они характеризуются средним содержанием углерода (0,30-0,60 %) и легируются хромом, молибденом, ванадием, а также никелем и вольфрамом.

Для изготовления режущего и штампованного инструментов можно применять также твердые сплавы. Они значительно превосходят стали по твердости (73-75 вместо 64-68 HRC), износостойкости и теплостойкости (900-1000 вместо 620-650°С), но уступают им по прочности на изгиб. Из твердых сплавов целесообразно делать инструменты, предназначенные для резания материалов повышенной твердости и с повышенными скоростями. Твердые сплавы могут работать и в качестве штамповых при отсутствии значительных динамических нагрузок. Из твердых сплавов можно изготовить инструменты простой формы, например, короткие сверла. В основном же они изготавливаются в виде пластинок, которые припаиваются или механически закрепляются в режущих инструментах или штампах. Надо иметь в виду, что с повышением содержания кобальта (связующее) снижается твердость и износостойкость, но возрастает прочность. Сплавы с карбидами вольфрама и титана целесообразно применять для резания сталей, а сплавы с карбидом вольфрама - для резания чугуна; последние могут использоваться также в штампах.

Необходимые для выбора инструментальных сталей количественные характеристики их свойств следует брать из соответствующих справочников.

После выбора сталей и сплавов и формирования перечня марок, удовлетворяющих поставленным требованиям, в аналогичном (по конечной цели) плане должен быть проведен анализ неметаллических материалов, имея в виду подготовку соответствующего перечня с охватом всех машиностроительных материалов.

Лекция 8