Инструментальная сталь — это тип стали с механическими свойствами, которые делают ее желательным материалом для инструментов. Инструментальные стали отличаются своей твердостью, способностью удерживать острую кромку или устойчивостью к повреждениям от истирания и деформации. Существует ряд легированных и углеродистых сталей, обычно получаемых в результате термической обработки и закалки, которые подходят в качестве инструментальных сталей. Инструментальная сталь производится во многих различных марках и может использоваться для изготовления таких инструментов, как штампы, строительное оборудование и топоры. Помимо изготовления инструментов, он также используется в других областях, где требуются материалы с механическими свойствами инструментальной стали.
Различные марки инструментальной стали часто классифицируются в соответствии с системой, называемой марками стали SAE или марками стали AISI/SAE. Он классифицирует каждый тип стали буквой, которая указывает на ее свойства или метод производства, например, класс W для закаленной в воде стали или класс S для ударопрочных сталей. Каждый тип стали в этих широких категориях получает индивидуальный номер, следующий за буквой.
Наиболее распространенной формой инструментальной стали является марка W, форма углеродистой стали, популярная из-за ее низкой стоимости. Некоторые типы стали класса W также содержат кремний, молибден или марганец для повышения ударной вязкости стали. Он называется закаленным в воде, потому что вода используется во время закалки, этапа производственного процесса многих сталей, при котором температура нагретой стали быстро снижается. Инструментальная сталь класса W твердая, но имеет тенденцию быть хрупкой и плохо выдерживает температуру выше 302°F (150°C). Инструментальные стали класса W обычно используются для изготовления лезвий, таких как ножницы и бритвы; детали машин для машин, которые не сталкиваются с высокими температурами и не производят их; и такие инструменты, как молотки, сверла и зубила.
Марки A, O и D — это стали, полученные путем холодной обработки, процесса, при котором сталь подвергается механическому воздействию до тех пор, пока она не подвергнется пластической деформации, необратимому изменению микроструктуры стали. Этот процесс увеличивает предел прочности и твердость стали при одновременном снижении ее пластичности, и полученные формы стали обычно используются для таких целей, как лезвия и станки. Сталь класса O закаливается в масле, а класс A закаливается на воздухе, что приводит к меньшим деформациям стали, чем закалка в воде. Сталь марки D содержит большое количество хрома, который составляет от 10 до 18 процентов сплава. Помимо хрома, стали марок А, О и Д часто легируют другими металлами, в том числе марганцем, вольфрамом, и ванадий, а также с неметаллами, такими как сера и фосфор.
Сталь марки H представляет собой инструментальную сталь для горячей обработки, созданную путем пластической деформации стали в результате длительного воздействия высоких температур. Эти стали обладают высокой прочностью и твердостью, но небольшие деформации в процессе охлаждения и термического сжатия делают их менее подходящими, чем стали для холодной обработки, для применений с очень жесткими техническими допусками. Хром, вольфрам и молибден являются обычными легирующими элементами в сталях этой марки.
Марки Т и М – это разновидности быстрорежущей стали, которая отличается способностью сохранять высокую твердость при высоких температурах. Это свойство делает его подходящим для использования в механических режущих инструментах и штампах, где его устойчивость к теплу, создаваемому трением, позволяет ему работать на более высоких скоростях, чем другие стали. Сталь марки T названа в честь высокого содержания вольфрама, а сталь марки M содержит большое количество молибдена. Дополнительные легирующие элементы, распространенные в этих сталях, включают ванадий, хром и кобальт.
Стали марки S – это инструментальные стали, отличающиеся высокой ударопрочностью. В них меньше углерода, чем в других стальных сплавах, что снижает их стойкость к истиранию, но повышает ударную вязкость. Сталь марки S используется в таком оборудовании, как отбойные молотки, которые должны выдерживать сильные удары.
Некоторые марки инструментальной стали имеют очень специфические характеристики или назначение. Сталь класса F представляет собой тип закаленной в воде стали, как и сталь класса W, но имеет превосходную износостойкость. Сталь класса P или сталь для форм для пластмасс используется в машинах для литья под давлением и литья под давлением. L-сорт, или низколегированная сталь специального назначения, представляет собой очень прочную сталь с небольшим содержанием легирующих примесей и очень высоким содержанием железа.