Сталь у8а характеристики для топора

Обновлено: 20.05.2024

Инструментальная углеродистая нелегированная высококачественная сталь У8А относится к ножевым. Ее характеристики идеально подходят для изготовления лезвий клинков и других режущих инструментов, а также ударных инструментов и износостойких изделий. Сталь подвержена к коррозии, т.к. не содержит в составе легирующих добавок, изделия требуют защитного покрытия или регулярного ухода. Лезвия из стали У8А сохраняет остроту дольше, чем другие ножевые стали, кроме того, ее очень легко затачивать. Производство стали У8А остается сравнительно простым, т.к. не требует добавления легирующих добавок, что способствует сохранению сравнительно невысокой стоимости.

Расшифровка

Расшифровка марки стали всегда указывает на химический состав, концентрацию наиболее значимых элементов в сплаве, качество по концентрации вредных примесей и степень раскисления. Маркировка стали У8А включает в себя:

Буква У означает углерод, а цифра 8 – его содержание в десятых долях процента. Сталь У8А содержит 0.8% углерода. Углерод является главным компонентом в нелегированных углеродистых сталях. В зависимости от уровня содержания углерода меняется структура металла. Стали с высоким содержанием углерода обладают повышенной твердостью, прочностью и упругостью. Такие стали идеально подходят для возведения жестких несущих конструкций, но не годятся для изготовления деталей, подвергающихся динамическим нагрузкам. Стали с низким содержанием углерода считаются мягкими благодаря высоким показателям текучести и ударной вязкости. Такие стали легко выдерживают ударные нагрузки.

Буква А означает, что сталь является высококачественной. Качество сплава определяется по концентрации фосфора и серы в его составе: чем выше процент содержания вредных примесей, тем ниже качество. По качеству стали бывают обыкновенного качества (ст), качественные (сталь), высококачественные (А) и особо высококачественные (Ш). Для каждой категории строго определена допустимая нома содержания серы и фосфора.

Кроме углерода и железа сталь У8А содержит кремний, марганец, медь, никель и хром. Их концентрация ниже значимой, поэтому в маркировке они не указываются.

Применение

Сталь У8А является инструментальной сталью и применяется для создания режущих инструментов, в частности ножей и клинкового оружия. Также из этой стали изготавливают ударный инструмент, не нагревающийся в процессе эксплуатации. К таковым относятся:

зубила;
топоры;
молотки;
стамески;
колуны.

Сталь пользуется популярностью у производителей слесарно-монтажного инструмента.Помимо инструментов, сталь широко используется при изготовлении износостойких изделий – пружин, роликов и т.д.

Плюсы и минусы

Каждая марка стали имеет сильные и слабые стороны, это нормально, т.к. никто не пытается удовлетворить все нужды всех производств за счет одной универсальной формулы. Разновидностей стали огромное множество, каждая из них применяется в той сфере, в которой ее показатели наиболее востребованы. Поэтому, говоря о достоинствах и недостатках, мы имеем в виду факторы, определяющие назначение стали и дающие понимание, как правильно с ней обращаться.

К достоинствам стали У8А можно отнести:

Сбалансированная твердость. Твердость рассчитывается по шкале Роквелла, в среднем показатель находится в границах 42-61 HRC. Приближение к нижней границе означает, что материал становится нестойким. Верхняя граница означает угрозу ломкости и хрупкости. Твердость сплава У8А составляет 58 HRC, это сбалансированный показатель – сталь обладает хорошей твердостью, при этом не слишком подвержена хрупкости.
Прочность. Из стали У8А получаются прочные лезвия, которые очень трудно сломать или повредить. Это следствие высокого содержания железа в сплаве (более 97%).
Надолго сохраняющаяся острота. Лезвия из сплава У8А можно не точить очень долго, а если все же приходится это делать, можно воспользоваться любыми подручными средствами. В этом отношении сплав надежен и неприхотлив, так показывает себя углеродный баланс.
Качество. Сплав не сливается с другими сплавами при обработке и не меняет свои свойства.
Отсутствие дефектов структуры. Благодаря этому достоинству изделиям из стали У8А не страшны динамические нагрузки, сталь не трескается от ударов и вибраций.
Отсутствие вторичных карбидов в составе. Благодаря этому материал демонстрирует высокие показатели однородности структуры и пластичности, что особенно важно в оружейном деле. Из сплава У8А делают шпаги, а это один из самых требовательных к металлу видов холодного оружия.
Недорогое производство. Т.к. в составе сплава У8А отсутствуют дорогостоящие легирующие добавки, производство не требует высоких затрат.

Среди недостатков можно отметить:

Неустойчивость к коррозии. Как и все углеродистые стали, У8А подвержена коррозии и требует специального ухода.
Термообработку следует проводить осторожно. Отсутствие в сплаве вторичных карбидов накладывает жесткие ограничения на температурный диапазон обработки. Превышение температуры всего на 10 градусов уже может грозить потерей ударной вязкости материала.
Не применяется для изготовления сварных конструкций и деталей, предназначенных для эксплуатации при высоких температурах в виду невысокой теплопроводности стали У8А.
Необходима термообработка для повышения эксплуатационных характеристик. Без обработки углеродистые стали не отличаются высокими параметрами по умолчанию.

Типы выпуска и вид поставки

Сталь У8А поставляется в виде листового проката горячекатаного и холоднокатаного, калиброванных и шлифованных прутков, кругов, полос, лент, заготовок для ковки.

Обработка

Для обработки стали У8А применяются процедуры отжига, закалки и отпуска.

При проведении отжига очень важно соблюдать технологические требования - выдерживать температуру обработки, прогревать металл определенным образом, учитывать размеры детали и правильно помещать ее в печь. В печи рекомендуется использовать асбестовую панель, на которой детали располагаются в один ряд с соблюдением необходимого промежутка между деталями.

Отдельное внимание следует уделить длительности нагревания (в зависимости от сечения и при температурах 1000-1200С):

30 мм – 9 минут;
40 мм – 10 минут 30 секунд;
50 мм – 13 минут 30 секунд;
75 мм – 15 минут 30 секунд;
100 мм – 22 минуты.

Термообработку листовой стали У8А необходимо проводить в инертной газовой среде, т.к. в ходе температурной обработке на поверхности металла будет скапливаться углерод в больших количествах. Если это невозможно, скорость прогрева должна быть снижена на 20%.

Закалка позволяет повысить прочностные характеристики материала до 61 HRC без снижения показателей вязкости и текучести, это важнейшая процедура обработки, которой рекомендуется в обязательном порядке подвергать изделия из стали У8А. При проведении процедуры необходимо учитывать следующие условия:

Температура закалки не ниже 800С и не выше 1720С.
Предварительный нагрев по длительности равен окончательному при 450-550С. Длительность определяется размером изделия.
Охлаждать деталь необходимо в воде.

Аналоги

Сталь У8: плюсы и минусы для ножей и ее характеристики

Для изготовления ножей применяют металл высокого качества, который отличает повышенная прочность и стойкость. Именно такими характеристиками обладает углеродистая сталь У8. Из неё изготавливают клинки, мачете, декоративные мечи, кухонные ножи. Изделия из этого сплава имеют эффектный внешний вид, универсальны в применении, просты в заточке.

Характеристики для ножей

Сплав У8 относится к группе инструментальных углеродистых сталей. Содержание углерода в нём достигает 0,83%. Этот элемент наделяет сталь повышенной прочностью, способностью переносить значительные вибрационные и механические нагрузки. Из неё изготавливают бытовые и хозяйственные ножи, ножи для рыбаков и охотников, топоры, мачете, декоративное оружие.

Плюсы

Минусы

Ножи из стали У8 имеют и ряд минусов:

низкая стойкость к коррозии. При постоянном контакте с водой поверхность клинка постепенно темнеет;
необходимость регулярного ухода. После каждого использования нож следует насухо вытирать и смазывать маслом.

Нож из стали У8 – это прочный, острый и надёжный клинок. Главный его недостаток – подверженность коррозии, легко устраняется регулярным уходом, что, как правило, не вызывает трудностей у владельцев.

Для каких ножей лучше использовать

Сталь У8 благодаря своим преимуществам универсальна в применении. Поэтому из неё делают различные режущие инструменты: от столовых приборов до топоров, пил и зубил. В случае с ножами оптимально использование для изготовления двух видов.

Хозяйственные

В эту группу попадают различные режущие инструменты, которые можно использовать при ремонте, в лесу, гараже, мастерской. Они неприхотливы, прочны, долго сохраняют заточку. Поэтому востребованы среди путешественников, любителей охоты, рыбалки, активного отдыха.

Их клинки хорошо сбалансированы, удобно лежат в руке. При этом они справляются с разными задачами: способны перерезать канат, толстую верёвку, ветку, заточить колья, отрезать проволоку, могут выступать клином для щелей. При работе не приходится волноваться о том, чтобы не повредить клинок: прочность металла настолько высока, что на поверхности стали даже не образуются царапины.

Бытовые

Такие изделия есть на кухне каждой хозяйки. В зависимости от размера, формы и толщины клинка они могут быть предназначены для нарезки мяса и рыбы, овощей и стейка, сыра. Также выделяют филейные, обвалочные, устричные. Все эти изделия могут изготавливаться из стали У8.

В таком случае они будут обладать привлекательным внешним видом, прочностью и износостойкостью. Помимо профессиональных поварских ножей в группу бытовых также попадают столовые. Для их изготовления применяют сталь пониженной твёрдости (HRC 45-50). Большим спросом пользуются карманные и складные ножи. Их отличает функциональность, удобство и долгий срок службы.

Сталь У8 подходит для изготовления как бытовых, так и хозяйственных ножей различных типов. Простота обработки позволяет придать изделию любую форму и толщину, сохранив при этом прочность и твёрдость. Этим и объясняется ассортимент режущих инструментов, выполненных из такого сплава.

Химический состав и процесс обработки

Название У8 свидетельствует о том, что в составе сплава есть углерод в количестве 0,76-0,83%. Основная доля (97%) – это железо. Среди прочих добавок:

марганец (0,17-0,33%) – снижает пластичность, увеличивая твёрдость металла;
кремний (0,17-0,33%) – отвечает за упругость сплава, скорость его охлаждения, стойкость к воздействию влаги;
сера (0,28%) – повышает стойкость к истиранию клинка, качество его заточки;
никель (0,25%) – увеличивает стойкость к разрушению от коррозии;
хром (0,2%) – способствует росту показателей прочности, крепости, коррозионной стойкости;
фосфор (0,03%) – высокое содержание этого элемента делает металл хрупким;
медь (0,25%) – отвечает за стойкость к коррозии.

Для придания стали У8 заявленных характеристик, сплав подвергается особой термической обработке. Во время прерывистой закалки заготовки нагревают до температуры 780С, после в воде охлаждают до 400С.

Дальнейшее охлаждение производится в ёмкостях с маслом, что замедляет процесс, снижая структурные напряжения в металле. В итоге заготовки для изготовления ножей приобретают повышенные показатели прочности, твёрдости, стойкости к ударам и повреждениям.

Ближайшие российские аналоги стали У8 – сплавы У7 и У10, которые отличаются процентом содержания в составе углерода. Из зарубежных марок максимально приближены по свойствам 1070 и 1080. Их часто можно увидеть на маркировке мечей и декоративных клинков. Для производства ножей в странах Европы и США применяют сталь 1095.

Отзывы

Максим, 26 лет, Кемерово: «Получил в подарок на день рождения нож из стали У8. Выбирал друг, который отлично разбирается в охотничьих клинках. Я остался доволен подарком. Отлично лежит в руке, довольно увесистый и удобный. Режет отлично всё: верёвки, хлеб, жестяные банки. Наслышан, что быстро ржавеет, но пока не увидел никаких признаков. Я после каждого использования натираю лезвие, покрываю маслом. В общем, отличное приобретение для тех, кто любит активный отдых».

Ирина, 30 лет, Псков: «Купила нож мужу на юбилей. Достаточно долго изучала информацию в сети, и остановилась на стали У8. Мне понравился внешний вид клинка: очень эффектный и необычный. Хорошо, что нож не нужно часто точить, так как муж ездит на рыбалку на неделю-две, и там не до заточки инструментов. По опыту использования в течение одного сезона могу сказать, что клинок не поржавел, хотя боялась, что в условиях леса и реки, его не спасёт и регулярный уход. Но оказалось, что достаточно вытирать насухо и покрывать маслом. В остальном всё понравилось, так что рекомендую».

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.

Обзор стали марок У7 и У7А

Сталь У – один из подклассов инструментального сплава. Она является одной из самых твёрдых по характеристикам. У7А не относится к наиболее твёрдым, однако она нужна, например, в тех деталях сложных инструментов, где высокое легирование ни к чему.

Состав и расшифровка

Наиболее твёрдым из видов стали является как раз инструментальная. По определению даже новичок поймёт, что из неё можно сделать, например, пассатижи или клещи и т. д. Инструментарий, будучи подразделённым на конкретные орудия труда как таковые, сортируется и по конкретным разновидностям инструментальных стальных сплавов. Однако из У7А изготавливают далеко не всю технологическую оснастку. К примеру, резаки типа пильных полотен (они являются расходниками) производят из быстрорежущей стали Р-линейки, а не из сплавов У. Последний буквенный маркер – А – значит, что стальной сплав улучшенный: специальная выплавка лишает его избытка серы и фосфора.

Дело в том, что данные примеси способствуют дополнительному охрупчиванию стали. Особенно здесь отличается сера: она портит железо, делает его хрупким, а фосфор способствует укрупнению зернистости стали, придавая составу большую склонность к отломам, сколам, трещинам. Высокий спрос на сталь У7 поддерживается благодаря её относительно большей жаростойкости и жаропрочности: по сравнению с чёрной сталью, обладающей обыкновенным уровнем качества (например, трубу или ванну из чёрной стали легко проломить кувалдой), состав У7А сохраняет свои режущие свойства при некотором перегреве, от которого чёрная сталь уже превратилась бы в «пластилиновую», почти моментально затупившись. Цифра 7 – 0,7% угля (содержание углерода) в составе. Но туда также дополнительно входят и следующие примеси: 3 промилле кремния, 2,5 промилле марганца, столько же никеля, меди (соответственно), 2 промилле хрома.

Сера и фосфор не превышают 0,3 промилле – по отдельности, для каждого из этих двух компонентов. Если их удалить (почти) совсем, то сталь У7 потеряет способность к внезапной отломке, при этом производственный процесс получает экономию на отпускании, проводимом с целью уменьшения зернистости (размер микрогранул, которые составляют кристаллическую структуру стального сплава). На практике же полностью бессернистая и бесфосфористая стали встречаются так же редко, как чистое железо, – в основном лишь в лабораториях. Поэтому любая сталь в некоторой степени сохраняет свою ломкость (т. н. красноломкость), что учитывается мастерами при разработке определённых изделий.

Характеристики и свойства

Химический состав сплава У7А таков, что отпускная склонность к охрупчиванию у стали данной марки почти полностью отсутствует. Начинают ковать сталь, подогрев и остудив её до 1180 градусов, прекращают – при 800: к этому моменту металл окончательно теряет заявленную ковкость. При площади сечения ниже 100 мм2 заготовки из данной стали охлаждаются методом естественного остывания. Большие размеры – 101… 300 мм2 – потребуют постепенного остужения вместе с погашенной (остывающей) печью. Это необходимо, чтобы заготовки прокалились и отожглись, а затем отпустились в достаточной мере.

Нарушение технологий выплавки, ковки и поствыдержки грозит большей коррозией в процессе эксплуатации, участившимися случаями слома, скалывания конструкций. Сплав У7А, приняв свои свойства после полного затвердевания и остывания, хорошо отшлифовывается. Плотность состава – 7,83 г/с3. С ростом температуры до 900 градусов теплопроводность стали У7 снижается с 46 до 29 ватт на метр длины (при нагревании на один градус), экстремумов, имеющих место при изменении закономерности с «провалами» в обратную сторону, нет.

Долгосрочная прочность на сжатие, разрушение – 180 МПа, мгновенная (момент деформирующей силы) – порядка 600. Сплав У7 не является флокеночувствительным.

Сортамент и аналоги

По выпускаемой продукции стальные изделия У7 отсортированы в соответствии с ГОСТ, действующим в России. Так, ленточная сталь до 1 мм изготавливается по нормативам ГОСТ 10234-1977. Для каждого подвида продукции справедлив свой норматив. Но выпуском ленточного железа сталь У7 не ограничивается: в России производят листовую и полосовую заготовки, сортовые и фасонные комплектующие, включая всевозможный прокат, характерный для данного сплава. Листы и полосы соответствуют нормативам ГОСТ 4405-1975. Заменяет сталь У7 родственный ей состав – У8.

Кроме топоров, из У7А производят стамески, долота и т. д., в качестве пневматических инструментов – бойки отбойников, в качестве дополнительного ручного инструментария – зубила, молотки, кувалды, отвёртки, пассатижи, бокорезы, кузнечные штамповщики, игольные проволоки для швейных и технических игл и т. д.

Термообработка

Закаливание может производиться с охлаждением в воде, при этом структура состава обретает мелкозернистость. Лучшая среда для резкого охлаждения во время закаливания – масло. Закалка недопустима в масляной отработке – структура последней представляет собой разрушенные молекулы углеводородов, которые склонны полимеризоваться, в результате технологический процесс закаливания окончательно нарушится, сталь окажется либо недозакалённой, либо отпущенной. Температура нагрева под закалку – порядка 800 градусов. Состав выдерживает температуры до 1270 градусов по Цельсию, отпуск состава производят при температуре примерно в 420 градусов. Полностью обработанный сплав обретает твёрдость по Роквеллу в 65 единиц. Деформация при околопиковом воздействии в 500 и более мегапаскалей на заготовку увеличивает скорость изменения её формы до 1 см/мин. Отжигание выполняется при средней температуре в 760 градусов по Цельсию.

Сварочные работы по стали У7 проводить без предварительного низкотемпературного отжига – хотя бы до 150 градусов – нельзя. В первую очередь это обусловлено минимальным количеством хрома, формирующего при завышенной дозировке в сплаве прочную окисную плёнку на его поверхности. Зачищать и подогревать до температуры в 300 градусов соединяемые заготовки всё же необходимо: сварочный шов в противном случае легко развести и сломать, а в ответственных конструкциях это недопустимо. Свариваемость инструментальной стали У7 в конструкциях и сооружениях, несущих большие и постоянные нагрузки, недопустима. По мере удаления точки измерений в разогретом до температуры закаливания состоянии от поверхности (или торца) заготовки твёрдость опускается с 43 единиц по Роквеллу, а ближе к центру, сердцевине – и вовсе падает до 29 единиц.

После правильных закалки и отжига сталь обретает на поверхности величину твёрдости в 65 единиц по шкале Роквелла.

Читайте также: