По назначению сталь у12 является

Обновлено: 17.05.2024

На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки У12.

Классификация материала и применение марки У12

Марка: У12
Классификация материала: Сталь инструментальная углеродистая
Применение: режущие инструменты, работающие в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: метчики ручные, метчики машинные мелкоразмерные, плашки для круппов, развертки мелкоразмерные, надфили, измерительный инструмент простой формы: гладкие калибры, скобы.

Химический состав материала У12 в процентном соотношении

Механические свойства У12 при температуре 20 o С

Технологические свойства У12

Расшифровка обозначений, сокращений, параметров

Механические свойства :
s _в	- Предел кратковременной прочности , [МПа]
s _T	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d ₅	- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y	- Относительное сужение , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м 2 ]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T	- Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E	- Модуль упругости первого рода , [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ) , [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала , [кг/м 3 ]
C	- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :
без ограничений	- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая	- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая	- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

Другие марки из этой категории:

Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке У12, приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав реального материала марки У12 могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. Более подробную информацию о марке У12 можно уточнить на информационном ресурсе Марочник стали и сплавов. Информацию о наличии, сроках поставки и стоимости материалов Вы можете уточнить у наших менеджеров. При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо за сотрудничество!

Сталь У12, У12А инструментальная углеродистая

Инструментальная сталь У12 (У12А) 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].

Опыт показывает, что прокаливаемость стали У12, У12А весьма непостоянна. Отдельные плавки одной и той же марки могут прокаливаться на разную глубину [3].

При выборе данной марки стали следует иметь в виду, что чем выше твердость (допустим больше углерода, более низкий отпуск), тем выше износоустойчивость, но меньше прочность. Следовательно, если работа инструмента не сопровождается ударными нагрузками, лезвийная кромка имеет достаточное сечение — желательно иметь высокую туердость (62 HRC и выше) и, следовательно, следует применять высокоуглеродистую сталь У12 и давать низкий отпуск (150-200 °C), в противном случае используют стали с меньшим содержание углерода, например У7-У8, после отпуска при 250-300 °C и ˂60 HRC [3]xxxxxxxxx.

Сталь У12 применяется для изготовления инструмента с максимальной износостойкостью при наивысшей твердости, например:

резцы,
различный металлорежущий и мерительный инструмент,
напильники,
зубила для насечки напильников,
граверный инструмент,
волочильные доски и т.д.

Режущий инструмент, работающий в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:

метчики ручные,
метчики машинные мелкоразмерные,
плашки для круппов,
развертки мелкоразмерные,
надфили,
измерительный инструмент простой формы: гладкие калибры, скобы,
штативы для холодной шлифовки обрезных и вырубных небольших размеров и без переходов по сечению,
холодновысадочные штампы и штемпели мелких размеров,
калибры простой формы и пониженных классов точности.

Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	Массовая доля элемента, %
	углерода	кремния	марганца	серы	фосфора
				не более
У12	1,10-1,29	0,17-0,33	0,17-0,33	0,028	0,030
У12А	1,10-1,29	0,17-0,33	0,17-0,28	0,018	0,025

Фазовый состав, % по массе

Температура критических точек, °C [2]

Закалка [3]

Температура закалки заэвтектойдной стали У12А лежит в интервале между Ac₃ и Ac₁. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки 790 °C.

В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией. [3]

Обработка холодом [4]

Вариант закалки	Температура охлаждения, °С	Назначение	Повышение твердости ΔHRC
I-V	-50	Стабилизация размеров инструментов повышенной точности	1-2

ПРИМЕЧАНИЕ. Обработку холодом производить не позднее 1 ч после закалки.

Температура отпуска различного инструмента из стали У12 [3]

Виды инструмента	Сталь	Температура отпуска, °C	Приемочная твердость рабочей части HRC
Метчики	У12	180-200	60-62
Развертки	У12	160-180	62-64

Твердость углеродистой стали У12 после отпуска [7]

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	207	760-790 °C

Технологический процесс изотермического отжига стали У12, У12А [6]

Марка стали	Первый нагрев		Изотермическая выдержка		Твёрдость HВ
Марка стали	Температура, °C	Выдержка в час	Температура, °C	Выдержка в час	Твёрдость HВ
У12, У12А	750-770	1,5-2,5	640-680	1-2	187-207

Температура рекристаллизационного отжига стали [7]

Обработка давлением, после которой выполняется отжиг	Марка стали	Температура отжига в °С
Холодная протяжка (калибровка) прутков	У12	700

Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У12, У12А 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	≥4,2

ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.

Твердость [4]

Без °Cотжига		После °Cотжига		После °Cзакалки
d_отп, мм	НВ	d_отп, мм	НВ	Температура °Cзакалки, °С, °Cи охлаждающая среда	HRC
3,7-3,3	269-341	≥4,2	≤207	760-780, вода	≥62

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [8]

t_отп., °C	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ, %	КСU, Дж/см 2	Твердость HRC_э
400	1370	1570	9	24	20	52
500	880	1040	11	30	29	40
600	650	760	18	52	44	26

ПРИМЕЧАНИЕ. Образцы размером 32x32x42 мм. Закалка с 760-790 °C.

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [8]

t_отп., °C	Твердость HRC_э
160-180	62-64
180-220	59-63
200-270	55-61
450-500	37-47

ПРИМЕЧАНИЕ. Образцы сечением 21-30 мм. Закалка с 810-830 °C в воде.

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

t_исп., °C	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ, %	КСU, Дж/см 2
Отжиг при 20 °C; твердость НВ 207 [4, 9]
20	325	590-690	28	45-55	27
200	—	570	23	47	73
400	310	450	41	60	69
600	110	140	56	74	62
700	59	76	56	82	356
800	53	72	59	85	323
900	34	40	52	91	225
1000	20	28	55	98	157
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, °Cдеформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин; °Cскорость деформации 0,007 1/с [10]
700	—	105	60	68	—
800	—	100	52	96	—
900	—	60	40	100	—
1000	—	34	65	100	—
1100	—	18	74	100	—
1200	—	15	92	100	—

Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [4]

ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.

Технологические свойства [10]

Температура ковки, °C: начала 1100, конца 750. Охлаждение замедленное на воздухе.
Свариваемость — не применяется для сварных конструкций. Способ сварки — КТС.
Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл.} = 1,0 и K_{v σ.ст} = 0,9 в отожженном состоянии при НВ 207.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.

Теплостойкость [10]

Температура, °C	Время, ч	Твердость HRC_э
150-160	1	63
200-220	1	59

Прокаливаемость [9, 11]

Термообработка	Критическая твердость HRC_э	Критический диаметр, мм, после закалки
Термообработка	Критическая твердость HRC_э	в воде	в масле
Закалка	61	10-20	4-6
Закалка с 760 °C	42-66	20	—

ПРИМЕЧАНИЕ. Шлифуемость — хорошая.

Физические свойства при 20 °C [12]

* Нижний предел значений H_c соответсвует структуре зернистого перлита, верхний — пластинчатого перлита.

Сталь У10, У10А инструментальная углеродистая

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.

Марка стали	C	Si	Mn	S	P
Марка стали	C	Si	Mn	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	Ac_m	Ar₁	M_н
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

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

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

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	σ_0,2, 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]

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
Марка стали	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]

t_отп, °С	Твердость HRC_э
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]

t_исп, °C	σ_в, 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

Все о стали У12 и У12А

Стали типа У12 и У12А изготавливаются не только на территории нашей страны, но и на Украине. Обладают высокой износоустойчивостью и твердостью, но низкой стойкостью к коррозии и отпускной хрупкостью. При всех этих качествах это идеальное решение для производства режущего и иного инструмента.

Состав и расшифровка

Сталь марки У12 углеродистая. Содержание углерода составляет в среднем 1,2%. Именно заглавная буква «У» указывает на наличие этого элемента в большом количестве. У12А имеет в составе такое же количество углерода, при этом «А» в маркировке указывает на то, что данный металл относится к группе высококачественных. Об этих сталях можно сказать, что они входят в группу металлов с пониженной прокаливаемостью. Это означает, что материалы, входящие в такую группу, закаливаются исключительно в воде, а у инструмента середина остается незакаленной. По этой причине в процессе закаливания предпринимают меры, чтобы не было сильного коробления, а именно избегают резкого перехода сечения и острых углов.

Было доказано опытом, что у сталей этого типа непостоянная прокаливаемость. Если взять для примера отдельные плавки, то они не прокаливаются на одну глубину. Когда в составе сталей У12 и У12А присутствует по химическому составу больший процент углерода, повышается износоустойчивость, но падает прочность. Инструмент, который изготавливается из такого материала и испытывает высокую ударную нагрузку, должен иметь на кромке достаточное сечение, а коэффициент твердости должен составлять не менее 62 и более. Если это условие не соблюдается, тогда инструмент советуют изготавливать из стали с меньшим количеством углерода.

Описываемые виды стали поставляются в нескольких видах:

фасонный и сортовой прокат;
прут калиброванный, шлифованный;
серебрянка;
полоса;
кованая заготовка;
поковка.

Можно легко расшифровать по буквам маркировку описываемых сталей. В соответствии с ГОСТ 1435-99 «У» означает наличие в сплаве углерода. Цифра «12» показывает, какова в среднем массовая доля углерода в сплаве. В данном случае имеется в виду десятая доля процента. Последняя «А» – указывает на повышенные требования к составу стали.

По описанному ГОСТу химический состав сталей следующий.

Массовая доля элемента,%

Есть еще так называемый фазовый состав.

Каждый из элементов в составе сталей У12 и У12А отвечает за те или иные физические и химические свойства материала. Углерод помогает удерживать кромку на инструменте и увеличивает коэффициент вязкости. Повышается и твердость, износоустойчивость, но снижается качество пластичности и коррозионная устойчивость.

Повышает коэффициент твердости и хром в составе сталей У12 и У12А. Он же отвечает за увеличение сопротивления к растяжению и плотность, устойчивость к коррозийным процессам. При его уровне в 11% сплав называют нержавейкой.

Прокаливаемость повышает магний, он же увеличивает вязкость и стойкость к износу. Применяется этот элемент в качестве раскислителя и дегазатора, который убирает из металла кислород в процессе плавки. Если магний добавляется в сплав в больших количествах, то увеличивается твердость, а вместе с ней и хрупкость. Вместе с магнием в качестве раскислителя применяется и кремний. Плотность, прокаливаемость увеличивает молибден, он же отвечает за твердость и хорошую обрабатываемость от коррозии. Никель в составе описываемых сталей отвечает за ударную вязкость и коррозийную устойчивость, но при этом он снижает прочность изделий. Вместо углерода может использоваться азот, его атомы функционируют таким же образом, но дают большую коррозийную стойкость. На увеличение оксидной пленки влияет ванадий, карбидные включения которого довольно прочные. Он же увеличивает плотность металла и вязкость.

Также в сталей У12 и У12А имеются вредные включения фосфора и серы. Первый повышает прочность сплава благодаря тому, что растворяется в феррите. Однако при этом уменьшается степень пластичности и возрастает хрупкость. Сера влияет на свариваемость и качество поверхности. В качественном сплаве ее содержание не должно превышать отметку 0.02-0.03%. Вольфрам отвечает за прокаливаемость, с его добавлением она становится лучше, а также сохраняется необходимая твердость при воздействии высокой температуры. Благодаря кобальту при высокой температуре становится возможна закалка металла. Он же усиливает эффект, который дают другие элементы в составе стали.

За счет такого элемента, как ниобий, ограничивается увеличение карбидов, создается необходимая прочность, но снижается обрабатываемость.

Читайте также:

Вариант	Температура, °C	Охлаждение			Охлаждение до 20 °C	HRC	Структура или балл мартенсита по шкале №3 ГОСТ 8233-56
		Среда	Температура, °C	Выдержка
I	770-790	Вода	20-40	До 200-250 °C	В масле	62-64	1
II		5%-ный водный раствор поваренной соли				62-65
III		5-10%-ный водный раствор щелочи				62 — 64
IV	790 — 810	Масло индустриальное 12		До 20 — 40 °C	—	62-64	1-3 Для изделий диаметром или толщиной менее 6-8 мм
						40 — 50	Сорбит-троостит В зависимости от диаметра или толщины изделия
V	790-810	Расплав селитры, щелочи	150 — 180	Выдержка в расплаве равна выдержке при нагреве под закалку	На воздухе	62-64	1-3 Для изделий диаметром или толщиной менее 6-8 мм
VI			Температуру расплава и продолжительность изотермической выдержки выбирают по диаграмме на рис.1 в зависимости от требуемой твердости. Охлаждение до 20 °C на воздухе				Сорбит-троостит

Вариант	Назначение отпуска	Температура нагрева, °С	Среда нагрева	HRC
I	Снятие напряжений, стабилизация структуры и размеров	140-160	Масло, расплав селитры, щелочи	62-64
		160-180		61-63
		180-200		60 — 62
		200-250		56-61
II	Снятие напряжений и понижение твердости	См. примечание 2	Расплав селитры, щелочи, печь с воздушной атмосферой	—

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