Углеродистая инструментальная сталь.

Количество углерода в десятых долях % обозначается цифрой после буквы У. Например, высококачественная углеродистая инструментальная сталь У7А имеет следующий химический состав: 0,65-0,74%С, 0,15-0,3Мп, 0,15-0,3Si , S не более 0,02%, Р не более 0,03%. Группа качественных сталей маркируется без буквы А: У7, У8, У9, У10, У11, У12 и У13. Для всех марок этой группы допускается S не более 0,03% и не более 0,035%Р.

Характерной особенностью углеродистой инструментальной стали является ее небольшая прокаливаемость, т.к. в обычной инструментальной стали содержание Mn небольшое, а именно этот элемент значительно повышает прокаливаемость. Если Mn больше 0,40% он может вызвать образование трещин при закалке стали в воде. Большим преимуществом для многих инструментов из углеродистой инструментальной стали является наличие после окончательной термической обработки вязкой незакалившейся сердцевины при твердой поверхности.

Для режущего инструмента (фрезы, [зенкеры], сверла, ножовки, бритвы, острый хирургический инструмент) обычно применяют заэвтектоидные стали (У10 и У11, У12 и У13), у которых после термической обработки структура – мартенсит и карбиды.

Деревообрабатывающий инструмент, зубила, бородки, топоры и т.п. изготавливают из сталей У7 и У8, имеющих после термической обработки трооститную структуру.

Углеродистые стали в исходном, т.е. отожженном состоянии имеют структуру зернистого перлита, низкую твердость (НВ170-180) и хорошо обрабатываются резанием.

Чтобы после закалки сталь приобрела мартенситную структуру и сохранила мелкое зерно, а также нерастворенные частицы Ц_П, температура закалки должна быть 780-810⁰С (выше Ас₁, но ниже А_СТ) (для У8-У12). Температуру закалки углеродистых инструментальных сталей определяют согласно диаграмме Fe – Fe₃C. Закалку проводят в воде или в водных растворах солей, чтобы обеспечить медленное охлаждение ниже мартенситной точки, применяют прерывистую закалку: инструмент переносят из воды в масло или на воздух. Мелкий инструмент из сталей У10-У12 для уменьшения деформации охлаждают в горячих средах (ступенчатая закалка) с температурой вблизи мартенситной точки Мн. С целью увеличения устойчивости аустенита, облегчения ступенчатой закалки; взамен углеродистой инструментальной стали применяют низколегированные инструментальные стали. Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента только для резания материалов с низкой твердостью и с малой скоростью, т.к. их высокая твердость сильно снижается при нагреве выше 190-200⁰С.