Классификация стали

Рабочие температуры  современных жаропрочных сплавов  составляют примерно 45-80% от температуры  плавления. Эти стали классифицируют по температуре эксплуатации (ГОСТ 20072-74):

при 400-550°С - 15ХМ, 12Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20ХЗМВФ;

при 500-600°С - 15Х5М, 40ХЮС2М, 20X13;

при 600-650°С - 12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М, ЮХЦН23ТЗМР,

ХН60Ю, ХН70Ю, ХН77ТЮР, ХН56ВМКЮ, ХН62МВКЮ. 

Жаростойкие стали

Жаростойкие (окалиностойкие) стали обладают стойкостью против химического  разрушения поверхности в газовых средах, в том числе серосодержащих, при температурах +550-1200°С в воздухе, печных газах (15X5, 15Х6СМ, 40Х9С2, ЗОХ13Н7С2, 12X17, 15X28), окислительных и науглероживающих средах (20Х20Н14С2, 20Х23Н18) и работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии, так как могут проявлять ползучесть при приложении больших нагрузок. Жаростойкие стали характеризуют по температуре начала интенсивного окисления. Величина этой температуры определяется содержанием хрома в сплаве. Так, при . 15% Cr температура эксплуатации изделий составляет +950°С, а при 25% Cr до +130СГС. Жаростойкие стали также легируют никелем, кремнием, алюминием.

Криогенные стали 

Криогенные машиностроительные стали и сплавы (ГОСТ 5632-72) по химическому  составу являются низкоуглеродистыми (0,10% С) и высоколегированными (Cr, N1, Mn и др.) сталями аустенитного класса (08Х18НЮ, 12Х18НЮТ, ОЗХ20Н16АГ6, ОЗХ13АП9 и др.). Основными потребительскими свойствами этих сталей являются пластичность и вяз-кость, которые с понижением температуры (от +20 до -196°С) либо не меняются, либо мало уменьшаются, т.е. не происходит резкого уменьшения вязкости, характерного при хладноломкости. Криогенные машиностроительные стали классифицируют по температуре эксплуатации в диапазоне от -196 до -296°С и используют для изготовления деталей криогенного оборудования.

Инструментальные  стали 

Инструментальные  стали по назначению делят на стали  для режущих, измерительных инструментов, штамповые стали. 

Стали для режущих  инструментов

Стали для режущих  инструментов должны быть способными сохранять высокую твердость и режущую способность продолжительное время, том числе и при нагреве. В качестве сталей для режущих инструментов применяют углеродистые, легированные инструментальные, быстрорежущие стали. 

Углеродистые  инструментальные стали

Углеродистые  инструментальные стали содержат 0,65-1,32% углерода. Например, стали марок  У7, У7А, У13, У13А. К данной группе, помимо нелегированных углеродистых инструментальных сталей, условно относят также  стали с небольшим содержанием  легирующих элементов, которые не сильно отличаются от углеродистых.

Легированные  инструментальные стали 

В данную группу сталей входят стали, содержащие легирующие элементы в количестве 1-3%. Легированные инструментальные стали имеют повышенную (по сравнению с углеродистыми инструментальными сталями) теплостойкость - до +300°С. Наиболее широко используют стали 9ХС (сверла, фрезы, зенкеры), ХВГ (протяжки, развертки), ХВГС (фрезы, зенкеры, сверла больших диаметров).

Быстрорежущие стали 

Быстрорежущие стали применяют для изготовления различного режущего инструмента, работающего на высоких скоростях резания, так как они обладают высокой теплостойкостью - до +650°С. Наибольшее распространение получили быстрорежущие стали марок Р9, Р18, Р6М5, Р9Ф5, РЮК5Ф5. 

Стали для измерительных инструментов

Инструментальные  стали для измерительных инструментов (плиток, калибров, шаблонов) помимо твердости  и износостойкости должны сохранять  постоянство размеров и хорошо шлифоваться. Обычно применяют стали У8...У12, X, 12X1, ХВГ, Х12Ф1. Измерительные скобы, шкалы, линейки и другие плоские и длинные инструменты изготовляют из листовых сталей 15, 15Х. Для получения рабочей поверхности с высокой твердостью и износостойкостью инструменты подвергают цементации и закалке.

Штамповые стали 

Штамповые стали  обладают высокой твердостью и износостойкостью, прокаливаемостью и теплостойкостью.

Стали для штампов  холодного деформирования 

Эти стали должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью, сочетающейся с достаточной  вязкостью, также должны быть теплостойкими. Например Х12Ф1, Х12М, Х6ВФ, 6Х5ВЗМФС, 7ХГ2ВМ. Во многих случаях для изготовления штампов для холодного деформирования используют быстрорежущие стали.

Стали для штампов  горячего деформирования 

Эти стали должны иметь высокие механические свойства (прочность и вязкость) при повышенных температурах и обладать износостойкостью, окалиностойкостью, разгаростойкостью и высокой теплопроводностью. Примером таких сталей могут служить стали 5ХНМ, 5ХНВ, 4ХЗВМФ, 4Х5В2ФС, ЗХ2В8Ф, 4Х2В5МФ.

Валковые стали 

Данные стали  применяют для рабочих, опорных  и прочих валков прокатных станов, бандажей составных опорных валков, ножей для холодной резки металла, обрезных матриц и пуансонов. К валковым сталям относят такие марки стали, как 90ХФ, 9X1, 55Х, 60ХН, 7Х2СМФ.

Требования к  стали для валков 

Высокая прокаливаемость. Для обеспечения высокой закаливаемости необходимо использование таких  марок стали, устойчивость переохлажденного аустенита которых в обеих  областях превращения, во возможности, достаточна для развития мартенситного превращения при минимальных скоростях охлаждения, например, в масле. 

Глубокая прокаливаемость. Прокаливаемость - это глубина закаленного  слоя или, другими словами, глубина  проникновения мартенсита. Она зависит  от химического состава, размеров деталей и условий охлаждения. Легирующие элементы, а также увеличение содержания углерода (0,8%) в стали способствуют увеличению ее прокаливаемости, поэтому необходимую прокаливаемость обеспечивают за счет оптимизации химического состава стали. Для данного типа стали необходима практически сквозная прокаливаемость, так как при этом обеспечивается жесткость валка, без которой затруднительно получение высокой точности проката. Среди элементов, увеличивающих прокаливаемость - кремний и бор. 

Высокая износостойкость. Необходима для безаварийной работы стана. При высокой износостойкости  образование абразивных частиц износа не происходит, система подшипников  работает более надежно. 

Высокая контактная прочность. Контактная прочность рабочего слоя валков должна быть выше контактных напряжений, возникающих в процессе прокатки с учетом естественных нагрузок. 

Минимальная склонность к деформации и короблению в процессе термической обработки и неизменность размеров в процессе эксплуатации. 

Удовлетворительная обрабатываемость при мехобработке, хорошая шлифуемость и полируемость для обеспечения высокой чистоты поверхности валков и, следовательно, высокого качества поверхности прокатываемого материала.