Інструментальна сталь для холодної обробки використовується як калібр, сталь, штампування та інші інструменти, а також для штампування, кування, прокатки, прокатки та інших форм, різання, згинання, штампування, стиснення та іншої обробки. У цих процесах прес-форми зазнають високого поверхневого тиску та ударного навантаження, і більшість форм викидаються на металобрухт через знос, гаряче з’єднання, падіння м’яса, розтріскування та інші причини. Таким чином, штампова сталь для холодної обробки вимагає високої міцності, високої зносостійкості, високої стійкості до втоми та високої міцності.
1. Характеристика холодної обробки інструментальної сталі
Відповідність характеристик основних інструментальних сталей для холодної обробки. У таблиці 1 наведено хімічний склад основних інструментальних сталей для холодної обробки. Найважливішою характеристикою інструментальної сталі для холодної обробки є її зносостійкість. Основним методом підвищення зносостійкості є підвищення твердості сталі. Інструментальна сталь для холодної обробки, як правило, гартується та відпускається, і використовується в стані твердості приблизно 60HRC. Підвищення вмісту C у сталі може збільшити твердість. Крім того, додавання Cr, Mo, V, W та інших карбідоутворюючих елементів, щоб сталь містила M7C3, M6C, MC та інші тверді карбіди (табл. 2), може ще більше підвищити зносостійкість сталі. Однак, коли кількість карбіду велика, в'язкість і стійкість до втоми сталі знижуються. Тому необхідно вибрати відповідну інструментальну сталь для холодної обробки відповідно до використання.
2. Вуглецева інструментальна сталь
Сталь із вмістом C 0,55 ~ 1,50% і невеликою кількістю Si та Mn є вуглецевою інструментальною сталлю. В JIS існує 11 марок вуглецевої інструментальної сталі. Вуглецева інструментальна сталь гартується при 750 ~ 840 градусах і відпускається при 150 ~ 200 градусах, а твердість може досягати 54 ~ 63HRC. Через невелику кількість легуючих елементів вуглецева інструментальна сталь погано прогартовується, тому необхідно проводити загартування водяним охолодженням. І навіть якщо вода охолоджується, центр заготовки не може бути загартований, тільки поверхня загартована, а твердість центру все ще низька. Найпоширенішою вуглецевою інструментальною сталлю JIS є SK105 (1.05C-0.2Si-0.25Mn). SK105 використовується для ріжучих інструментів, сталевих стрижнів, пристосувань і матриць.
3. Легована інструментальна сталь
JIS класифікує леговану інструментальну сталь на чотири категорії: різальна інструментальна сталь, ударостійка інструментальна сталь, штампована сталь для холодної обробки, штампована сталь для гарячої обробки. Серед них 10 марок штампової сталі холодної обробки. Крім того, існує багато модифікованих марок сталі на основі сталі JIS. Нижче наведено короткий опис характеристик типових марок легованої інструментальної сталі.
3.1 Низьколегована інструментальна сталь
Вміст легуючих елементів у штамповій сталі для холодної обробки є відносно низьколегованою інструментальною сталлю, і зазвичай використовуються марки SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) і SKS3 (0.95C{{10}}.05Mn-0.75Cr). Вміст Mn в цих двох марках становить близько 1%, SKS93 містить 0,4Cr, SKS3 містить 0,75Cr, що покращує прогартовуваність сталі. Крім того, SKS3 також містить 0,75% W для покращення загартуваності та міцності. Низьколегована інструментальна сталь використовується для ріжучої кромки, калібру, матриці тощо.
3.2 Інструментальна сталь для холодної обробки з високим вмістом C і Cr
Найвідомішою маркою інструментальної сталі для холодної обробки з високим вмістом C і Cr є SKD11 (серія 1,5C-12Cr-1Mo). Найбільшою особливістю SKD11 є його хороша зносостійкість. Завдяки високому вмісту Cr, у вихідній фазі присутній грубий карбід Cr (M7C3), що покращує зносостійкість. Гартуваність SKD11 є хорошою, і рівномірну твердість серцевини можна отримати за допомогою повітряного охолодження. Температура гасіння SKD11 становить 1000 ~ 1040 градусів. Це зазвичай використовувана температура гарту в печах для вакуумної термообробки. Інструментальна сталь для холодної обробки з кращою зносостійкістю, ніж SKD11, це SKD1 (серія 2C-12Cr). Вміст C і Cr у SKD1 більший, ніж у SKD11, тому кількість грубих карбідів Cr також більша, що робить SKD1 інструментальною сталлю з високою зносостійкістю. Через велику кількість карбідів Cr міцність і стійкість до втоми не такі хороші, як SKD11. Оскільки температура загартування SKD1 становить 950 градусів, що відрізняється від загальновживаної температури загартування, а загартування погане, його необхідно загартувати маслом. Тому SKD1 використовується рідко.
На основі SKD11 були розроблені різні покращені сталі для різних цілей і отримали широке застосування.
