Сталь у7 для топора плюсы и минусы

Обновлено: 04.05.2024

Существуют сплавы с высочайшей прочностью. Из них выполняют различный инструмент режущего характера. Сталь У10 и У10А применяется для изготовления напильников. Прочность этого изделия описывать не следует. А вот ножи из сплавов получаются с высокими режущими свойствами.

Расшифровка маркировки У10/У10А

Согласно ГОСТу 1435-1999 первая буква «У» обозначает, что марка стали углеродистая. Цифра «10» говорит о средней массовой доле углерода в десятых долях процента, соответственно это значение будет равняться 1. Маркировка в виде буквы «А» указывает на высококачественную сталь, с повышенными требованиями к химическому составу.

Химический состав стали

Сталь У10 применяют для производства режущего инструмента. Она относится к сплавам с небольшой прокаливаемостью и не отличающимся высокой теплостойкостью. Режущий инструмент из этого сплава отличается небольшими габаритами. Химический состав сталей рассмотрим в таблицах:

Сталь У10

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%
0,96 — 1,03	0,17 — 0,33	0,17 — 0,33	до 0,25	до 0,028	до 0,03	до 0,2	до 0,25

Сталь У10А

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%
0,96 — 1,03	0,17 — 0,33	0,17 — 0,28	до 0,2	до 0,018	до 0,025	до 0,2	до 0,2

Сталь У10 занимает среднее значение в группе углеродистых сталей. Они имеют ценность, как конструкционный и инструментальный материал. В соответствии с ТУ заказчика, содержание некоторых легирующих элементов может колебаться в сотых долях от общего объёма металла.

Химические элементы и их значение в составе стали для ножей:
Углерод (C)	без достаточного количества углерода очень сложно получить подходящую твердость. Это самый важный элемент в стали, он повышает её прочность.
Хром (Cr)	придаёт сплаву повышенные антикоррозийные свойства, карбиды хрома увеличивают износостойкость и прокаливаемость. Большое содержание хрома в сплаве влияет на его его хрупкость.
Марганец (Mn)	повышает износостойкость и прочность. Его содержание положительно влияет на зерновую структуру сплава, а также способствует отличной прокаливаемости.
Молибден (Mo)	предотвращает возникновение ломкости стали, позволяет сохранять прочность при высоких температурах. Также увеличивает устойчивость к коррозии, прочность, ударную вязкость.
Кремний (Si)	увеличивает прочность и износоустойчивость стали, как и марганец, он делает сталь более стабильной и надежной.
Ванадий (V)	формирует структуру карбидов таким образом, чтобы повысить сопротивление износу, живучесть и прокаливаемость.
Никель (Ni)	повышает устойчивость к коррозии, предотвращает гниение стали. Повышает прочность стали.
Ниобий (Nb)	лучший формирователь карбидов, который обеспечивает коррозионностойкость, пластичность, износостойкость.
Вольфрам (W)	увеличивает износостойкость стали, повышает её стабильность при закалке и стойкость к высоким температурам.
Кобальт (Co)	усиливает эффекты других отдельных элементов в более сложных сплавах. Повышает прочность и твердость.
Сера (S)	является вредной примесью, приводит к образованию трещин и надрывов. Обычно содержание серы в высококачественной стали ограничено. Наличие сульфидов недопустимо для ответственных деталей.
Фосфор (P)	ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. В сталях допускается содержание фосфора в очень малых количествах.

Характеристики стали

Аналоги — S-101/102; ABN / C-100-KN; C-102; C-105-E2U; 1645; OSC-10; 1880; 19191; AFNOR-NF; SK-3; T-72301; F. 515; N-10 (E); T10 (A)

Сортовой прокат, в том числе фасонный, калиброванный пруток, шлифованный пруток и серебрянка, полоса, лента, поковки и кованые заготовки, лента

Прокаливаемость стали У10 (А) менее интенсивная чем у многих аналогов. Закалку сплава производят не только в воде, но и в масле. Некоторые инструменты изготовленные из металла, закалены лишь у поверхности. А сердцевина заготовки ослаблена.

Закалка в воде иногда невозможна из-за вероятности деформации сплава. Но такие вещи порой недопустимы при изготовлении и проектировании инструментов. У которых нет заострённых углов и резко выраженных перепадов поперечного сечения.

Механические свойства стали У10/У10А

Разновидность стали с литерой «А» имеет качество выше чем у сплава У10. Тут играет роль содержание фосфора и серы, которые сведены к минимуму. Прочность на слом и растрескивание более высоки чем у обычного сплава. Проведённые эксперименты показывают, что сталь У10А образует существенно меньше количество сколов.

Характеристики стали У10 в этом направлении заметно хуже. Если изготавливать ножи из сплава, то качество было бы очень непредсказуемым. Если попробовать расколоть таким топором полено, то лезвие могло бы выгнуться волной в обе стороны.

Или он бы начал скалываться. Получается, что сталь У10А предпочтительнее использовать в качестве расходного материала для всевозможный инструментов. А сплав У10 лучше подходит для конструкционных заготовок.

Физические свойства

Теплопроводность при нагреве металла до 100 градусов экстремум на графике возрастает, далее идёт на убыль.

При температуре в 20 градусов показатель устанавливается на отметке в 40 ватт тепловой мощности. При 100 градусах повышается до 44 единиц, а далее идёт на убыль, при 1000 градусов показатель равняется 33 единицы. Сплав имеет следующие физические характеристики:

предел кратковременной прочности 750 МПа;
плотность сплава 7,81 г/см3;
прочность на сжатие, слом и излом составляет не более 250 МПа.

Плюсы и минусы стали У10А

Для сваривания поверхностей из сплава У10 и У10А, требуется предварительная термообработка металла. Материал относится к трудносвариваемым. Сталь имеет свои положительные и отрицательные стороны, рассмотрим их подробнее:

Плюсы

ножи из сплава получаются очень острые, такой клинок можно заточить до бритвенной остроты;
режущая кромка ножей из сплава остаётся очень длительное время острой, изделия очень долго не тупятся;
изделия из металла устойчивы к выкрашиванию, загиб краёв режущей кромки не страшен, даже при разделке небольшой тушки на охоте;
ножом можно заменить отвёртку, работать им можно в агрессивных средах;
применяется для изготовления частными мастерами эксклюзивных изделий;
благодаря несложной технологии производства, стоимость готовой продукции не сильно высокая;
материал соответствует всем необходимым гигиеническим нормам;
нож из этого сплава может прослужить своему владельцу до 50 лет;
простота ухода за изделиями из сплава, достаточно удалить влагу с поверхности клинка и больше ничего не требуется;
сплав легко поддаётся травлению в растворе персульфата аммония и воды;
коллекционером нравится внешний вид изделий из сплава.

Минусы

изделия из стали боятся ударов;
в полевых условиях заточить нож не получится, слишком высока твёрдость;
сталь плохо противостоит коррозии.

Применение стали У10

Сплавы У10 и У10А используются для изготовления инструментов и приспособлений, которые испытывают нагрузки без перегрева острия. К таким инструментам относятся метчики для нарезки внутренней резьбы, пильное полотно по дереву, рашпили, топоры, матричные штампователи холодного действия.

Стальная лента холодного проката применяется для изготовления различных пружин, щупов, клапанов, раздваивающихся лезвий, ламельных контактов, детали для часовой промышленности. Толщина ленты, колеблется от 20 мкм до 2,5 мм, разница довольно ощутима.

Из стали У10 изготавливают пильные диски для привода, сердечников, поперечных ножовок, игольной проволоки, обычных сверлящих резаков и холодноштамповочных матриц. Также производят из сплава упрощённые калибры, шаберы, накатывающие ролики и напильники.

Сплав У10А применяется для изготовления ножей общехозяйственного и особого назначения. Их применяют в домашнем быту и заведениях общепита. Штамповка стали У10 должна быть не шире 3 см, тогда изделие получится достойного качества.

Обработка

Маятниковое изменение температурного режима осуществляется исключительно в печах камерного и шахтного видов. Обработка с постоянным теплосъёмом и сфероидизация необходимы стали У10. Температура должна быть при этом в 760 градусов.

Выдержка в таких условиях необходима в течение 2,5 часов. При непрерывном функционировании печи, проводится изотермический отжиг.

Нагрев происходит с учётом накала стали одного миллиметра в минуту. Для правильной обработки используется конвейер.

В процессе отжига сталь приобретает мелкозернистую структуру. Такие показатели лучше чем соответствующая ей крупнозернистая. Сферодизация придаёт сплаву зернистую структуру. При каждом прохождении температурной ступени заготовки выдерживаются 45 минут.

Ковка стали У10 начинается при температуре в 1180 градусов, заканчивается она при 800. Заготовки до 100 мм2 остужают открыто. При больших размерах детали её оставляют в термопечи, и остывание проходит вместе с ней. Закалка производится при 800 градусах.

Термическая обработка метчиков

Нагрев производится в соляных ваннах. Таким образом производится термическая обработка стали, что поверхностностные слои получают дополнительную твёрдость, а сердцевина остаётся вязкой. Это способствует дополнительной стойкости метчика.

В результате срок использования инструмента растёт. Метчики изготовленные из сплава У10А, в диаметре до 8 мм охлаждают в масле. Если заготовка больших размеров её охлаждают в воде. Оба типа заготовок отпускаются в масляной ванне при температуре до 180 градусов.

Твёрдость изделия после отпуска достигает 57-63 HRC. Выбирая режущий инструмент, технолог должен понимать, что сплав У10 и его аналоги теряют свои свойства при 190-200 °C. Любой человек, который занимался слесарными работами, обращал внимание на долгий срок эксплуатации изделий из У10.

Но эти качества не очень хороши для ножей. Да, клинки долго держат заточку, это несомненно плюс. Но материал обладает высокой хрупкостью.

Изделие из чистого сплава У10А может расколоться в любую секунду. Для производства ножей применяют пакет из сплавов У10А и 7ХНМ. Такое сочетание позволяет добиться высококачественных клинков. Их применяют в туризме, охоте, рыбалке и даже экстремалы.

Аналоги

Заменителями сплава можно назвать российские марки стали У11 и У12. В соответствии с маркировкой, становится понятно, что сплавы содержат чуть больше углерода. Как не странно, но аналогов у стали У10А достаточно много. Рассмотрим их подробнее:

венгерский: S-101/102;
итальянский: ABN / C-100-KN;
испанский: C-102;
французский: C-105-E2U;
британский сплав: 1645;
румынский: OSC-10;
шведский: 1880;

чехословацкий: 19191;
общеевропейский: AFNOR-NF;
японский: SK-3;
американский: T-72301;
испанский: F. 515;
польский: N-10 (E);
китайский: T10 (A).

Ножи из стали У10/У10А

Клинки ножей изготовленных из углеродистой инструментальной стали У10 имеют высокие характеристики. Сплав прекрасно держит заточку и обладает высокой износостойкостью, но плохо сопротивляется коррозии, поэтому ножи следует тщательно протирать после использования. Сталь считается сплавом повышенной твёрдости и она колеблется в районе 60-64HRC.

Кухонный нож – CoolToolme JP Gyuto

CoolToolme – это авторские кухонные ножи премиум сегмента отечественного производства. Изначально ножи CTm Knives ориентировались на профессиональных шеф-поваров, но со временем они заслужили более широкого потребителя. Многие клинки делаются под заказ по личным пожеланиям покупателя. Характеристики ножа:

Сталь У8 для ножей и другого режущего инструмента

Во всём мире есть немало металлов предназначенных для изготовления ножей. Многие страны стараются изобрести свой уникальный состав. В отечественном металлургическом секторе есть сталь У8 для ножей. Она обладает всеми необходимыми качествами и характеристиками для изготовления достойных изделий.

Расшифровка маркировки

Сталь У8 и У8А выпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 1435-99 и 1435-54 соответственно. Эти марки металла относятся к углеродистым инструментальным составам, и по этой причине в самом начале название маркируется буквой «У».

Второе место занимает число «8», которое сообщает о количестве углерода, которое выражается в десятых долях процента. Для некоторых сплавов применяется маркировка в виде буквы «А». Она говорит о более чистом сплаве с минимальным значением вредных примесей в виде фосфора и серы.

Химический состав стали У8

В составе металла У8 находится немало легирующих добавок. Например, марганец снижает пластичность, но при этом придаёт твёрдости стали. За упругость сплава отвечает кремний, также он влияет на антикоррозионные свойства. Подробный химический состав можно рассмотреть ниже в таблице:

C,%	Cr,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cu,%
0,76–0,83	0,2	0,17-0,33	0,17–0,33	0,25	0,28	0,03	0,25

Небольшое количество хрома отвечает за прочность изделий из стали У8 и он помогает увеличить стойкость к окислению состава. Медь в данном случае помогает металлу сопротивляться ржавчине. Но для проявления всех необходимых качеств, для изготовления ножей, заготовку необходимо правильно обработать термическим способом.

Среди характеристик стали У8 и У8А можно выделить повышенную твёрдость материала. Готовые изделия из металла длительное время могут обходиться без дополнительной заточки. Также сталь обладает хорошей теплостойкостью.

Этот параметр стали устанавливает тот факт, что детали из металла при сильном и продолжительном трении не перегреваются и не утрачивают своей твёрдости. При выполнении механических работ, сталь не теряет своих положительных свойств.

Сталь У8 имеет пониженную восприимчивость к перевариванию и прилипанию. При высоких температурах работы, некоторые сплавы могут вступать во взаимодействие. Что негативно сказывается на конечном результате.

Рассматриваемый сплав прекрасно переносит ударные нагрузки и вибрационные колебания. Благодаря этому в структуре стали не образуются микротрещины. Можно с уверенностью сказать, что сталь имеет высокую стойкость к растрескиванию.

Сталь У7 (У7А)

Сталь У7 (У7А) – нелегированная высокоуглеродистая сталь, используемая в основном для изготовления рабочих инструментов. Распространённый материал, имеющий множество зарубежных аналогов и обладающий хорошим соотношением цены и качества.

Характеристики

Наиболее характерные свойства материала проявляются в зависимости от процентного содержания углерода. Сплавы с относительно малой долей углерода (0,6-0,7%) имеют трооститную структуру, сплавы с высокой долей (от 1% и выше) – мартенситную.

Вторичные свойства (например, склонность к повышенной хрупкости при изменении температуры) проявляются при повышении концентрации некоторых дополнительных элементов в сплаве и одинаковы для всей линейки инструментальных сталей.

Плюсы

низкая стоимость;
хорошее сопротивление пластической деформации;
отсутствие хрупкости при охлаждении после отжига;
оптимальные вязкость и твёрдость для возможности быстрого изготовления множества инструментов.

Минусы

Сплав У7 обладает низкой износо- и теплостойкостью: при нагреве готового инструмента до температуры свыше 200 °C теряется твёрдость материала;
Из-за крупного зерна прочность бывает несколько ниже, чем у быстрорежущих видов.

Расшифровка

Название любой марки стали кратко описывает её состав, в том числе количество посторонних примесей. Так, для стали У7А:

буква «У» указывает на то, что перед нами углеродистая (высокопрочная и нелегированная) сталь;
цифра 7 – коэффициент процентного содержания углерода, в данном случае составляющего 0,7%;
буква «A» маркирует материал как высококачественный, с содержанием примесей (серы и фосфора) не более 0,025%.

Более редкие маркировки «АА» или «А-А» будут обозначать особо чистый сплав – до 0,015% примесей. Допустимое же количество примесей в материале без подобных маркировок (например, У7) – 0,035%.

Разновидности инструментальных нелегированных сталей с повышенным содержанием марганца могут дополнительно помечаться буквой Г – например, У8ГА.

Химический состав

Примерное процентное соотношение компонентов для стали У7:

C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Cu	Fe
0,65-0,74	0,17-0,33	Физические свойства

Сталь У7/У7А не подвержена отпускной хрупкости, не склонна к поражению флокенами. Не используется для сварки. Обладает хорошей шлифуемостью.

Ковка слитков проводится при температуре 1150 °C с последующим понижением до 800 °C.

Некоторые физические свойства напрямую зависят от количества примесей в материале. Например:

избыток серы повышает хрупкость материала в горячем состоянии (красноломкость);
избыток фосфора – хрупкость при пониженных температурах (хладноломкость);
наличие марганца в сплаве положительно влияет на ковкость, но его избыток также приводит к хрупкости и растрескиванию.

Сфера применения

Сталь У7 применяется в изготовлении инструментов для работы по дереву, а также других инструментов, подвергающихся ударным нагрузкам, при использовании которых не происходит разогрева режущей кромки или экстремального давления: молотков, топоров, отвёрток, плоскогубцев, кусачек. Также может использоваться для изготовления измерительных или штамповых инструментов.

Близкими по назначению и составу будут сплавы У8, У9 и их разновидности.

Эквивалентные по составу материалы могут иметь собственную маркировку в соответствии со стандартами страны-производителя.

Регион	Стандарт	Эквивалент
ЕС	EN	CT70
Германия	DIN	C70W
Франция	AFNOR	Y170
Италия	UNI	C70KU
Австрия	ONORM	K970
Чехия	CSN	19132
Польша	PN	N7
Китай	GB	T7
Япония	JIS	SK7

Знание этих стандартов поможет сделать правильный выбор при покупке или производстве собственного инвентаря.

Лучшая сталь для топора: сравним три известные марки

Топор есть в каждой любительской мастерской. Инструмент используется по назначению и как вспомогательное приспособление. В загородном доме найдётся обязательно – настоящий хозяин сам рубит дрова для бани и шашлыка.

Разновидности топоров

По форме головы и топорища топоры делятся на универсальные и специальные. К универсальным относятся:

Хозяйственный. Небольшой топор с почти симметричной головой.
Армейский и туристический. Лёгкие инструменты, голова и топорище часто выполнены из одного куска металла.
Плотницкий. Отличается углом заточки для лёгкого выхода из плотной древесины.
Русский. Может использоваться для работ по дереву и как метательное оружие

Специальными топорами выполняют определённый вид работ. Примеры:

Колун для раскалывания распиленных брёвен вдоль волокон. Голова массивная и почти не затачивается.
Мясницкий с коротким топорищем и широкой головой.
Топор лесоруба. Имеет самое длинное топорище, что увеличивает силу удара.
Пожарный. Цельнометаллический с шипом на обухе и термозащитными накладками на топорище.
Кровельный. Обух имеет форму молотка.
Тесло. Предназначен для удаления слоёв древесины.

Лезвие топора: как выбрать сталь

Части головы имеют традиционные названия:

верхний угол головы – носок;
нижний угол – пята;
противоположная лезвию часть – обух;
отверстие для топорища – проушина;
у проушины со стороны лезвия может быть выступ – бородка.

Самые прочные инструменты получают ковкой с последующей закалкой и отпуском. Современные производители используют дешёвые марки стали, применяют литьё и штамповку, что влияет на качество.

В продаже есть цельнолитые инструменты из нержавейки. Но профессионалы предпочитают топоры, сделанные в середине прошлого века, в СССР. Их опознают по клейму завода, по выбитой на металле цене и марке стали.

Сталь У8

углерод – 0,75 – 0,84 %;
кремний – не более 0,33%;
марганец – не более 0,33%;
другие примеси (фосфор, сера, хром, никель, медь) – не более 0,85%;
остальное – железо.

Благодаря такому соотношению железа и углерода сталь легко ковать при нагреве. Высокой твёрдости и износостойкости добиваются термообработкой (закалка, отжиг). Твёрдость (НВ) зависит от режима отжига, в пределах от 120 до 205 единиц.

Твёрдость стали У8 изменяется при нагреве, поэтому её используют для инструментов, не подверженных действию высоких температур.

Сталь У2

На форумах любителей холодного оружия иногда обсуждается клеймо на старых топорах с такой цифрой. Но по ГОСТ инструментальные стали начинаются с маркировки У7.

Расшифровка:

У – углеродистая сталь;
цифра – содержание углерода в долях процента.

Сталь 60Г

марганец – до 1%;
углерод – 0,57 – 0,65%;
кремний – 0,17 – 35%;
другие примеси (фосфор, сера, хром, никель, медь) – не более 0,83%;
остальное – железо.

Это конструкционная сталь с повышенным содержанием марганца (буква Г в маркировке). Изделия из неё высокими характеристиками износостойкости и твёрдости, устойчивы к ударным нагрузкам. Твёрдость после термической обработки – 241 НВ, без обработки – 281 НВ.

Правила ухода

Поверхность металла после термообработки чёрная. Образуется слой оксидов, который предохраняет инструмент от коррозии. Снимать чернение шлифовальными кругами «для красоты» нельзя. Блестеть должен только рабочий край лезвия после заточки.
Перед длительным хранением голову смазывают маслом. Опытные плотники не рекомендуют использовать для этой цели машинные смазки. Они используют касторовое, льняное или вазелиновое масло. Голову после смазки протирают – тонкой плёнки достаточно для защиты от ржавчины.
Инструмент не должен долго лежать на земле, на бетонном полу или стоять возле стенки. Нарушается геометрия топорища. Поэтому его подвешивают. Деревянную часть пропитывают маслом, чтобы древесина не усыхала.

Как правильно точить топор

На производстве выведение геометрии режущей кромки производят на гриндере. Это ленточный шлифовальный станок. На абразиве такой формы легче формируется выпуклая режущая кромка.

Заключение

Добротный топор нужен для постоянного применения. В работе выявляются недостатки инструментов массового производства. Хороший хозяин сразу определяет, какими должны быть топорище и голова. Обладая нужными навыками, можно приступать к доработке топора под себя.

Читайте также: