Как закалить сталь 10
Обновлено: 17.05.2024
Инструментальная сталь У10 (У10А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].
Сталь У10, У10А применяется при изготовлении инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:
- метчики ручные,
- рашпили,
- надфили,
- пилы для обработки древесины,
- матрицы для холодной штамповки,
- гладкие калибры,
- топоры,
- для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей, двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в т.ч. для часов и т.д.
Сталь У10 не применяется для изготовления инструмента подвергающихся сильным ударам.
Примерное назначение инструментальной нелегированной стали У10, У10А (ГОСТ 1435-99)
- Для игольной проволоки.
- Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих
разогрева режущей кромки. - Для обработки дерева: ручных поперечных и столярных пил, машинных
столярных пил, спиральных сверл. - Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и
вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению. - Для калибров простой формы и пониженных классов точности.
- Для накатных роликов, напильников, слесарных шаберов и др.
- Для напильников, шаберов.
- Для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т. д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий)
Согласно ГОСТ Р 51015-79 сталь У10А применяется для изготовления клинков ножей хозяйственного и специального назначения используемых в быту, промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако следует учитывать, что для ножей используемых в пищевой промышлености предпочтительно использовать коррозионноустойчивые стали.
Для высадки мягких металлов, выполняемых с небольшими давлениями, применяют сталь У10 для штампов диаметром до 30 мм сохраняющих при закалке мягкую сердцевину.
Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | C | Si | Mn | S | P |
| не более | |||||
| У10 | 0,95-1,09 | 0,17-0,33 | 0,17-0,33 | 0,028 | 0,030 |
| У10А | 0,95-1,09 | 0,17-0,33 | 0,17-0,28 | 0,018 | 0,025 |
Фазовый состав
Температура критических точек, °С [3]
| Ac1 | Acm | Ar1 | Mн |
| 730 | 800 | 700 | 210 |
Условия проведения предварительной термической обработки сталей У10А, У10 [4]
- Отжиг с непрерывным охлаждением и сфероидизацию рекомендуется производить в шахтных и камерных печах. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 2-3 ч.
- Изотермический отжиг целесообразен для печей непрерывного действия (конвейерных и толкательных). В этом случае время нагрева до заданной температуры рассчитывают в зависимости от толщины нагреваемого слоя заготовок по допустимому удельному времени нагрева 1,0 мин/мм. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 1-2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1-2 ч.
- Сфероидизация (маятниковый отжиг) применяют для получения структуры зернистого перлита. Продолжительность выдержки на каждой ступени 0,5-1,0 ч.
- Высокий отпуск следует применять: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2-3 ч * .
- Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для устранения цементитной сетки. Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Продолжительность выдержки при нагреве в печах 20-30 мин * , при нагреве в соляных ваннах — равняется расчетной выдержке для нагрева под закалку [5].
- Улучшение применяют для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь в отожженном состоянии имеет твердость ˂ НВ 183. Закалку и высокий отпуск при улучшении рекомендуется производить с нагревом в печах. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку 20-30 мин * , при высоком отпуске 2-4 ч * .
* После прогрева всей садки до заданной температуры.
- a) Отжиг с непрерывным охлаждением
- б) Изотермический отжиг
- в) Сфероидизация (маятниковый отжиг)
- г) Высокий отпуск
- д) Нормализация
- е) Улучшение
Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]
| Температура отжига °C | Тведость после отжига HB (не более) | Температура закалки °C |
| 760-780 °C | 197 | 770-800 °C |
Закалка [2]
Температура закалки заэвтектойдной стали У10А лежит в интервале между Ac3 и Ac1. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки около 800 °C.
В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией
Рекомендуемые температуры нагрева (в °С) стали У10А для поверхностной закалки (охлаждение водяным душем) [7]
| Марка стали | Исходная структура | Предварительная термическая обработка | Температура нагрева в печи в °С | Скорость нагрева в град/сек | ||
| 30 — 60 | 100 — 200 | 400 — 500 | ||||
| Продолжительность нагрева в сек | ||||||
| 2 — 4 | 1,0 — 1,5 | 0,5 — 0,8 | ||||
| Температура нагрева т.в.ч. выше Ac1 | ||||||
| У10А | Пластинчатый перлит или сорбит (+ цементит) | Нормализация или улучшение | 760-780 | 780-820 | 800-860 | 820-900 |
Температура рекристаллизационного отжига стали [7]
| Обработка давлением, после которой выполняется отжиг | Марка стали | Температура отжига в °С |
| Холодная протяжка (калибровка) прутков | У10 | 700 |
Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У10, У10А для улучшения обрабатываемости при резании [7]
| Температура нагрева в °С | Охлаждение | Диаметр отпечатка по Бринелю в мм |
| 760-780 | С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе | ≥4,3 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.
Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]
Влияние обработки холодом на свойства стали У10 [7]
| Температура закалки в °С | Температура обработки холодом в °С | Приращение твердости HRC | Изменение длины в % |
| 780 | 0 | 1,5 | — |
Механические свойства проката сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)
| Состояние поставки | σ0,2, МПа, не более | δ5, %, не менее |
| Лента холоднокатаная: | ||
| отожженная | 750 | 10 |
| нагартованная | 750-1200 | — |
| нагартованная, класс прочности Н1 | 750-900 | — |
| нагартованная, класс прочности НЗ | 1050-1200 | — |
| Лента отожженная высшей категории качества | 700 | 13 |
Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [8]
ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.
Твердость термически обработанной (после отжига или высокого отпуска)
металлопродукции из стали У10, У10А, кроме проката для сердечников, и твердость образцов после закалки (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | Твердость термически обработанной металлопродукции | Твердость образцов после закалки в воде | ||
| НВ, не более | Диаметр отпечатка, мм, не менее | Температура закалки, °С | HRC, (HRC), не менее | |
| У10, У10А | 212 | 4,15 | 770-800 | 63 (62) |
Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [9]
| tотп, °С | Твердость HRCэ |
| 160-200 | 63-65 |
| 200-300 | 57-63 |
| 300-400 | 49-57 |
| 400-500 | 40-49 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 760-780 °С в воде.
Механические свойства в зависимости от температуры испытания [9]
| tисп, °C | σв, МПа | δ5, % | ψ % |
| 700 | 105 | 50 | 87 |
| 800 | 90 | 52 | 100 |
| 900 | 55 | 59 | 100 |
| 1000 | 29 | 70 | 100 |
| 1100 | 18 | 78 | 100 |
| 1200 | 16 | 86 | 100 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный; скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
Сталь 10
Сталь 10 - конструкционная углеродистая качественная сталь, сваривается без ограничений. Сварка осуществляется без подогрева и без последующей термообработки, способы: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой, КТС, ЭШС.
Пластичность металла позволяет использовать их для изготовления штампованных частей и деталей. Для выпуска промышленного количества товара осуществляется технология холодной штамповки. Не склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует. Твердость стали 10: HB 10 -1 = 143 МПа. Обрабатываемость резанием В горячекатанном состоянии при НВ 99-107 и σB = 450 МПа, Kυ тв.спл. = 2,1, Kυ б.ст. = 1,6. Нашла свое применение в производстве труб и крепежных деталей котлов и трубопроводов ТЭЦ, из стали 10 изготавливают трубные крепежные детали АЭС, крепежные детали паровых и газовых турбин. При применении химико-термической обработки спектр применения резко расширяется, из нее изготавливают втулки, ушки рессор, диафрагмы, шайбы, винты, детали работающие до 350 °С к которымпредъявляются требования высокой поверхностной твердости и износоустойчивости при невысокой прочности сердцевины. Высокий предел выносливости определяет применение материала при изготовлении ответственных деталей, которые предназначены для длительной работы. Ковку производят при температурном режиме от 1300 до 700 0 С, охлаждение на воздухе.
Расшифровка стали марки 10
Расшифровка стали: Получают конструкционные углеродистые качественные стали в конвертерах или в мартеновских печах. Обозначение этих марок сталей начинается словом «Сталь». Следующие две цифры указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента, цифры 10 обозначают содержание его около 0,1 процента.
Химичский состав сталь 10
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | As |
| 0.07 - 0.14 | 0.17 - 0.37 | 0.35 - 0.65 | до 0.3 | до 0.04 | до 0.035 | до 0.15 | до 0.3 | до 0.08 |
Температура критических точек сталь 10
| Критическая точка | Температура |
| Ac1 | 724 |
| Ac3(Acm) | 876 |
| Ar3(Arcm) | 850 |
| Ar1 | 682 |
Механические свойства сталь 10
Механические свойства сталь 10 при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м 2 ) |
| нормализация 900-920 °С | |||||
| 20 | 260 | 420 | 32 | 69 | 221 |
| 200 | 220 | 485 | 20 | 55 | 176 |
| 300 | 175 | 515 | 23 | 55 | 142 |
| 400 | 170 | 355 | 24 | 70 | 98 |
| 500 | 160 | 255 | 19 | 63 | 78 |
Исследование релаксационной стойкости методом свободного изгиба показало, что образцы, подвергнутые ММТО, обладают более низкой релаксационной стойкостью при 150° С, чем в исходном состоянии (после отжига). Дополнительный отжиг образцов после ММТО при 300-500° С позволяет резко повысить релаксационную стойкость сталей 10 и 35. Падение напряжений в образцах за 3000 ч после дополнительного отжига при 400° С для стали 10 и при 500° С для стали 35 уменьшается в 10-30 раз в сравнении с образцами после ММТО без дополнительного отжига. При этом максимальная релаксационная стойкость получена при несколько более высоких температурах дополнительного отжига после ММТО, чем максимальные значения предела упругости.
Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что низкая релаксационная стойкость образцов после ММТО связана с недостаточной стабильностью тонкой структуры металла. Дополнительный дорекристаллизационный отжиг после ММТО позволяет более полно стабилизировать структуру и, таким образом, резко повысить сопротивление металла микропластическим деформациям при кратковременном и длительном нагружениях.
8 Режим термической обработки изделий из стали у10 .
Сталь У10 относится к серии углеродистых инструментальных сплавов высокой твердости. Служит основой ручных инструментов, штампов, измерительных приспособлений и напильников, пригодных для перековки в клинки. Марка идеальна для создания острой режущей кромки, не подвергающейся термообработке. Высокая твердость (56-58 HRC) поддерживает заточку на протяжении длительного периода при активной рубке или резке. Однако, в силу низкой коррозийной стойкости, клинок из стали У10 нуждается в тщательном уходе (достаточно протравить лимонным соком, промывать с содой или горчицей, вытирать насухо).
Производство стали У10 по ГОСТ 1435–90
Согласно ГОСТ 1435–90 инструментальную сталь маркируют буквой «У», цифра 10 указывает на содержание углерода в десятых долях процента (1%). Инструмент, поставляемый на рынок РФ, зарубежья, производится из высококачественного легированного сплава, содержащего небольшую долю добавок:
Кремний дегазирует металл, повышая плотность слитка. Марганец улучшает прочностные характеристики стали, не снижая пластичности, и резко повышает устойчивость металла к образованию трещин, возникающим под влиянием серы. Сера — вредная примесь, попадающая в состав металлических сплавов из чугуна. Фосфор обеспечивает удобство заточки и способствует резательным свойствам готовой продукции.
Для создания инструмента из металла марки У10 (отрезовок, гладилок, кельм) используются сварные методы. Полотна подвергают термообработке до присоединения рукоятки. Учитывая объемную площадь и небольшую толщину полотен, заготовки закаляют между полыми охлажденными панелями или сплошными плитами, обработанными маслом. Отпуск выполняют при температурном режиме 300- 400° на протяжении 15-20 минут. Строгое соблюдение технологии изготовления стали У10 позволяет достигнуть твердости Rc = 42-52.
Совет: для увеличения периода эксплуатации не стоит пользоваться ножом как метательным средством.
Поведение легированной и углеродистой стали при термической обработке
Основными марками инструментальной стали, применяемыми для изготовления режущего инструмента, являются:
а) углеродистая сталь У10 и У12;
б) легированная сталь 9ХС; в отдельных случаях, перечисленных ранее, применяется также хромистая сталь X, Х05, Х09 и хромовольфрамовая сталь ХВ5, ХВГ, 9ХВГ;
в) высокохромистая сталь Х12М.
Углеродистая сталь.
На фиг. 64, а показана твердость стали У12 после закалки в зависимости от температуры нагрева, а на фиг. 64, б — твердость правильно закаленной стали У12 в зависимости от температуры отпуска. Углеродистая инструментальная сталь У10 и У12 (а также сталь У7, У8 и У9) в процессе термической обработки характеризуется следующими свойствами.
а) Углеродистая сталь имеет узкий интервал температур нагрева при закалке и очень чувствительна к перегреву; при нормальной закалке, например, при нагреве стали У12 в интервале 760—780°, сталь получает твердость 62—65 Rс и структуру скрытокристаллического мартенсита, а при перегреве (для стали У12 нагрев выше 790—800°) твердость стали сохраняется в тех же пределах, но микроструктура характеризуется образованием игольчатого мартенсита. С повышением температуры нагрева размер игл мартенсита возрастает и одновременно увеличивается хрупкость инструмента, а стойкость его в работе значительно понижается.
б) Аустенит углеродистой стали в области перлитного превращения, особенно в интервале температур 530—650°, обладает минимальной устойчивостью. S-образная диаграмма, приведенная на фиг. 65 для стали типа У12, показывает, что распад аустенита на ферритно-цементитную смесь начинается в области перлитного превращения после 1—2 сек. выдержки. Поэтому для получения в закаленной стали структуры мартенсита надо обеспечить максимально быстрое прохождение указанного температурного интервала в процессе охлаждения. Это требует применения весьма энергичного охладителя, а именно воды. Однако, вода создает ускоренное охлаждение не только в области перлитного превращения, но и при более низких температурах: в области мартенситного превращения (нижняя область S-образной диаграммы), что создает чрезмерные напряжения и даже трещины в инструменте сложной формы.
Диаграмма (фиг. 65) показывает, что мартенситное превращение начинается при температуре примерно 180—200°. Для уменьшения напряжений охлаждение стали У12 при прохождении ею этой области надо производить в менее энергичном охладителе. Поэтому инструмент, изготовленный из стали У12, охлаждают (замачивают) сначала в воде до потемнения поверхности, а затем переносят в масло для окончательного охлаждения.
Аналогичными свойствами характеризуется сталь У8, У10 и У13.
Углеродистая сталь У7, содержащая меньший процент углерода, также характеризуется быстрым распадом аустенита в области перлитного превращения. Однако эта сталь обладает большей пластичностью, а превращение в мартенсит происходит в ней при несколько более высокой температуре и сопровождается не столь значительными объемными изменениями. Поэтому сталь У7 менее склонна к образованию трещин при ускоренном охлаждении, что позволяет охлаждать изготовленные из нее изделия в воде без переноса в масло.
в) Сталь имеет небольшую глубину прокаливаемости, зависящую, кроме того, от свойств отдельных плавок: величины зерна, структуры перед закалкой и т. д. (способы определения прокаливаемости указаны ранее); поэтому инструмент, изготовленный из углеродистой стали, имеет после закалки неоднородные свойства по сечению: высокую твердость в поверхностном слое и низкую твердость, но более высокую вязкость в сердцевине; это свойство углеродистой стали используется, как будет показано далее, при изготовлении ряда инструментов, например, метчиков, развертой. Легированная сталь: хромистая (X, Х05, Х09, ШХ15, ШХ12, ШХ6), хромокремнистая (9ХС), вольфрамовая (B1, В2), хромовольфрамовая (ХВ5, 9ХВГ и ХВГ). На фиг. 37 и 66 приведены значения твердости и количества остаточного аустенита в зависимости от режима закалки и отпуска стали X (ШX15)), а на фиг. 67 и 68 — аналогичные характеристики для стали Х09. На фиг. 69 и 70 даны значения твердости для стали 9ХС в зависимости от режима закалки и отпуска. Перечисленные здесь марки стали в процессе термической обработки обнаруживают следующие свойства.
а) Легированная сталь обладает несколько более широким, интервалом оптимальных температур закалки, чем углеродистая сталь; в этом отношении следует выделить марки стали 9ХС и ХВ5, имеющие интервал температур нагрева при закалке 30—40°; на следующее за ними место можно поставить сталь марок X и ШХ15, если она имеет перед закалкой структуру мелкозернистого перлита.
б) Карбиды легированной стали, в отличие от цементита углеродистой стали, обладают меньшей скоростью диффузии и медленнее растворяются в аустените; поэтому выдержка при нагреве для закалки инструмента, изготовленного из легированной стали, должна быть несколько больше, чем при нагреве углеродистой стали.
в) Аустенит легированной стали (содержащей более 1% Cr) в области перлитного превращения обладает несколько большей устойчивостью, чем аустенит углеродистой стали; поэтому скорость охлаждения, сообщаемая маслом, оказывается достаточной для получения в закаленной стали структуры мартенсита и высокой твердости в пределах 62—65 Rс. Однако инструмент небольших размеров и простой формы, изготовленный из стали с пониженным содержанием хрома (марки ШХ6, Х09), надо закаливать в воде для получения высокой и равномерной твердости. Недостаточно однородную и высокую твердость и неудовлетворительную прокаливаемость обнаруживает часто сталь марок B1 и В2, что требует предварительной проверки отдельных плавок этой стали на чувствительность к закалке. После закалки твердость стали марок X, Х09, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ составляет 62—65 Rс. Более высокую твердость после закалки показывает сталь Х05 (64—66 Rс) и особенно сталь ХВ5 (66—67 Rс).
г) При правильной закалке с охлаждением в масле инструмент, изготовленный из легированной стали, получает меньшую деформацию, чем такой же инструмент, изготовленный из углеродистой стали и охлажденный при закалке в воде. Незначительной деформируемостью характеризуется, в особенности, легированная марганцем сталь марок ХВГ, 9ХВГ и ХГ и в несколько меньшей степени — сталь 9ХС.
д) После нормальной закалки структура стали — скрытокристаллический мартенсит и свободные карбиды, не перешедшие полностью в раствор при нагреве. На фиг. 71 дана микроструктура стали X после нормальной закалки и отпуска. При перегреве твердость стали, как показывают кривые фиг. 37, 67, 69, изменяется незначительно, но в структуре образуется игольчатый мартенсит; с ростом игл мартенсита резко увеличивается хрупкость стали и снижается износоустойчивость и стойкость режущего инструмента. Количество свободных карбидов при этом уменьшается вследствие их более полного растворения в аустените.
е) В структуре закаленной стали сохраняется некоторое количество остаточного аустенита, обычно в пределах 5—25%. Количество его зависит как от температуры нагрева, так и от режима охлаждения: оно возрастает при повышении температуры нагрева при закалке и в случае охлаждения стали в масле, а не в воде. Применение расплавленных солей в качестве охлаждающей среды или горячего масла (изотермическая закалка) дополнительно увеличивает количество остаточного аустенита. Микроанализ обычно его не обнаруживает (фиг. 35 и 71).
ж) Легированная сталь по сравнению с углеродистой получает при закалке большую глубину прокаливаемости, возрастающую с повышением содержания легирующих элементов (хрома, марганца, вольфрама); сталь X и ШХ15, имеющая в среднем 1,5% хрома, дает более глубокую прокаливаемость, чем, например, сталь XO5 и ШX6, содержащая в среднем 0,5—0,6% хрома.
Различные плавки одной и той же марки легированной инструментальной стали (кроме стали марок B1 и В2) дают однородную прокаливаемость.
В качестве общего правила можно отметить, что чем более равномерная твердость и однородная структура были получены в результате отжига, тем лучше поведение такой стали при закалке, о чем было подробно указано ранее.
Высокохромистая сталь Х12М
(и сталь Х12) имеет устойчивый аустенит, не распадающийся полностью в области перлитного превращения даже при охлаждении на воздухе, и получает в этом случае примерно такую же структуру и твердость как после закалки с охлаждением в масле.
Охлаждение стали X12М на воздухе позволяет избежать значительных остаточных напряжений при закалке. Из стали Х12М целесообразно изготовлять инструмент сложной формы, так как она характеризуется минимальной деформируемостью при закалке.
На фиг. 72—74 приведены значения твердости и количества остаточного аустенита стали Х12М в зависимости от режима закалки и отпуска. Эти диаграммы показывают, что при повышении температуры нагрева в закаленной стали X12М возрастают количество остаточного аустенита и его устойчивость против отпуска; одновременно понижается твердость стали. Однако с повышением температуры нагрева стали возрастает количество карбидов хрома, переходящих в раствор, что повышает красностойкость стали.
Режущий инструмент, изготовленный из стали Х12М, нагревают при закалке обычно до температур 1000—1050°; в закаленном состоянии сталь имеет структуру, состоящую из аустенита, мартенсита и карбидов.
В 1941 г. В.Н. Берхин предложил нагревать сталь Х12М до еще более высокой температуры 1115—1130°; после такой закалки сталь Х12М получает почти полностью аустенитную структуру (практически теряет магнитность). Режущие свойства инструмента в результате такого нагрева возрастают, но одновременно усложняется процесс последующего отпуска вследствие трудности в результате двух-трехкратного отпуска перевести полностью остаточный аустенит в мартенсит и получить требуемую высокую твердость.
Твердость стали Х12М при закалке с температур 1115—1130° составляет 45—48 Rс и повышается после многократного отпуска при 500—520° до 60—62 Rс. На фиг. 75—76 приведена структура стали Х12М после закалки, а на фиг. 77 — после отпуска.
Плюсы стали У10
Положительные свойства ножей серии У10 составляют обширный перечень.
- Острый. Отличные режущие качества. Твердость ножей из инструментальной легированной стали проверяют по ГОСТ 9012 при снятом обезуглероженном слое на расстоянии 10 см от полосы. Количество отпечатков не должно превышать трех.
- Долго сохраняет заточку. Режущая кромка изделия длительное время остается острой. Ножи из стали У10 с легкостью проходят тесты жесткими, мягкими и абразивными материалами, показывая конкурентные преимущества при нарезании материала под различными углами.
- Стойкость к истиранию. Ножи серии У10 устойчивы к выкрашиванию (загибу краев) при разделке небольших охотничьих трофеев, использовании в быту и на рыбалке. Однако, производители изделий из твердых стальных сплавов предупреждают о возможном нарушении структуры металла при реализации сложных задач: Рубки твердых заготовок — дерева, гвоздей, металлоконструкций, костей крупного скота.
- Открывания консервных банок.
- Замены молотков, отверток, подобного инструмента.
- Работы с агрессивными средами.
- Перегиба под большим углом.
Сталь У10: применение
В цеха промышленных предприятий сталь У10 поставляется в виде сортового проката согласно утвержденным ГОСТам:
- ГОСТ 21997-76 и ГОСТ 2283-79 – ленты
- ГОСТы 7417-75, 8559-75, 8560-78 и 1435-99 – калиброванные прутки
- ГОСТы 14955-77 и 1435-99 – шлифованные прутки и серебрянка
- ГОСТы 1133-71, 4405-75 и 1435-99 – поковки
- ГОСТ 4405-75 и 103-2006 – полосы
Главная сфера применения сплава У10 – фрезы, пилы – инструмент, предназначенный для обработки древесины. Кроме того, углеродистая инструментальная сталь У10 позволяет делать качественную игольную проволоку, различные детали холодной штамповки, витые пружины и прочие пружинящие детали, метчики и плашки, простейшие калибры, а также рабочие детали ручного слесарного инструмента: напильники, шаберы и пр.
Минусы сплава У10А
Нож, вылитый из стали У10А и закаленный до 52 hrc снискал славу самого острого, клинок долго сохраняет остроту, но боится ударов. Высокая твердость материала усложняет заточку клинкам в полевых условиях. Отличным решением проблемы станет сочетание сплава марки У10А в пакете с инструментальной сталью 7ХНМ. Данная технология изготовления композита освоена «ЗЗОСС». Конечный продукт обладает качествами, свойственными дамасским ножам. Единственным недостатком сплава У10А-7ХНМ выступает подверженность коррозии. Своевременный уход позволит продлить полезные свойства ножа.
Характеристики стали У10
При удельном весе в 7810 кг/м3 и твердости HB 10-1=197 МПа сталь У 10 комфортно обрабатывается резанием и ковкой: К υ тв. спл=1,1, Кυ б.ст=1,0 и t=1180-800оС. Материал не склонен к отпускной хрупкости и нефлокеночувствителен. Остальные физические и механические свойства углеродистого сплава У10 представлены в таблицах:
Химический состав
Так как сталь У10А 7ХНМ состоит из двух разных сталей, имеющих в соединении различные элементы, то и их химический состав и его конечное влияние на свойства металла необходимо рассматривать отдельно.
| Сталь | С | Si | Mn | Cr | V | S | Ni | Cu | Р |
| У10А | 0.96-1.03 | 0.17-0.33 | 0.17-0.28 | 0.20 | – | .20 | |||
| 7ХНМ | 0.66-0.73 | 0.17-0.37 | 0.50-0.80 | 1.30-1.70 | 0.10-0.30 |
Химический состав этого уникального сплава представлен такими элементами:
Каждый элемент влечёт за собой положительное или же отрицательное качество и отвечает за определённую характеристику.
Зачем нужна и как проводится закалка стали?
Закалкой называют вид термической обработки металлов, который заключается в нагреве выше критической температуры с последующим резким охлаждением (обычно) в жидких средах. Критической называют температуру, при которой происходит изменение типа кристаллической решетки, то есть осуществляется полиморфное превращение. Она определяется она по диаграмме «железо-углерод». фото
Свойства стали после закалки
После закалки увеличивается твердость и прочность стали, но при этом повышаются внутренние напряжения и возрастает хрупкость, провоцирующие разрушение материала при резких механических воздействиях. На поверхности изделия появляется толстый слой окалины, который необходимо учитывать при определении припусков на обработку.
Внимание! Некоторые изделия закаляются частично, например, это может быть только режущая кромка инструмента или холодного оружия. В этом случае на поверхности изделия можно наблюдать четкую границу, разделяющую закаленную и незакаленную части. Закаленную часть на клинках называют «хамон», что в переводе на современный язык металлургии означает «мартенсит».
Определение! Мартенсит – основная составляющая структуры стали после закалки. Вид этой микроструктуры – игольчатый или реечный.
Для уменьшения внутренних напряжений и роста пластичности осуществляют следующий этап термообработки – отпуск. При отпуске происходит некоторое снижение твердости и прочности.
Технология закалки
Режим закалки определяется температурой, временем выдержки, скоростью охлаждения, используемой охлаждающей средой.
Способы закалки стали:
- в одном охладителе – применяется при работе с деталями несложной конфигурации из углеродистых и легированных сталей;
- прерывистый в двух средах – востребован для обработки высокоуглеродистых марок, которые сначала остужают в быстро охлаждающей среде (воде), а затем в медленно охлаждающей (масле);
- струйчатый – обычно востребован при частичной закалке изделия, осуществляется в установках ТВЧ и индукторах обрызгиванием детали мощной струей воды;
- ступенчатый – процесс, при котором деталь остывает в закалочной среде, приобретая во всех точках сечения температуру закалочной ванны, окончательное охлаждение осуществляют медленно;
- изотермический – похож на предыдущий вид закалки стали, отличается от него временем пребывания в закалочной среде.
Типы охлаждающих сред
От правильного выбора охлаждающей среды во многом зависит конечный результат процесса.
- Для поверхностной закалки и работы с изделиями простой конфигурации, предназначенными для дальнейшей обработки, применяется в основном вода. Она не должна содержать соли и примеси моющих средств, оптимальная температура +30°C.
Внимание! Использовать этот способ охлаждения для деталей сложной конфигурации не рекомендуется из-за риска появления трещин.
Внимание! Для работы с изделиями из углеродистых сталей со сложным химическим составом используют комбинированное охлаждение. Оно состоит из двух этапов. Первый – охлаждение детали в воде, второй, после +200°C, – в масляной ванне. Перемещение из одной охлаждающей среды в другую должно производиться очень быстро.
Какие стали можно закаливать?
Процедурам закалки и отпуска не подвергается прокат и изделия из него, изготовленные из малоуглеродистых сталей типа 10, 20, 25. Этот вид термообработки эффективен для углеродистых сталей (45, 50) и инструментальных, у которых в результате твердость увеличивается в три-четыре раза.
Таблица режимов закалки и областей применения для некоторых видов инструментальных сталей
Читайте также: