Сталь у8а характеристики применение

Обновлено: 17.05.2024

Существенное влияние на свойства стали оказывает предварительная термообработка, она обеспечивает оптимальную структуру. Данная сталь необыкновенно чувствительна к типу среды закаливания, поэтому охлаждение проводят в 2-х средах, вода-масло.

Свойства по стандарту ТУ 14-19-81-90

* Типичное значение свойства для низкоуглеродистой и низколегированной стали. Эта величина не предусмотрена стандартами, она носит ориентировочный характер и не может быть использована с целью проектирования

Технологические свойства марки У8

Удельный вес	7839 кг/м 3
Термообработка	Закалка при 780 °C, масло, Отпуск при 400 °C.
Твердость материала	HB 10 -1 = 187 МПа
Температура критических точек	Ac₁ = 720 , Ar₁ = 700 , Mn = 245
Температура ковки	Начала 1180 °С, конца 800 °С. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм в яме
Обрабатываемость резанием	При HB 187-227, σ_в=620 МПа, К _{υ тв. спл}=1,2 и К_{υ б.ст}=1,1
Свариваемость материала	Не применяется для сварных конструкций.
Флокеночувствительность	Не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости	Не склонна

Теплостойкость

Температура, °С	Время, часы	Твердость, HRC_э
150 - 160	1	63
200 - 220	1	59

прокаливаемость

Расстояние от торца, мм									Примечание
2	4	6	8	10	12	14	16	18	Закалка при 790 °С
65,5-67	63-65	45,5-55	42-43,5	40,5-42,5	39,5-41,5	37-40,5	39-40	36-39,5	Твердость для полос прокаливаемости, HRC

Сплав У8 характеризуется большой твёрдостью поверхностного слоя, а стойкость к износу – низкая. Плохой показатель небольшой степени теплостойкости приводит к тому, что сталь не применяют для производства инструментов с сечением свыше 20-25 мм, а также деталей оборудования, которое эксплуатируется в условиях в непрерывном режиме, и температурах свыше 200 °С.

Также сталь У8 не предназначена для сварки. Зато отлично поддаётся кузнечной сварке.

Сталь данной марки не флокеночувствительна, и легко поддаётся любым видам обработки при нагреве.

Дополнительные характеристики У8

Сварка стали У8

Возможна кузнечная сварка – процесс неразъемного соединения нагретых кусков металла с применением внешнего давления.

Форма поставки стали У8

Поставляется в виде кованых полос, горячекатаного круга, квадратов и кругов кованых, листов.

Область применения

Используется в основном для производства инструментов, эксплуатация которых не требует разогревания режущего края: фрезы, топоры и стамески, зенковки, пилы и долота, кернеры, отвёртки, кусачки, плоскогубцы и пр.

Применение стали У8 с учётом характеристик и свойств

Данную сталь применяют, как незаменимое сырьё для изготовления инструментов, эксплуатация которых не требует нагрева. Это пневматические, деревообрабатывающие, слесарно-монтажные инструменты - кернеры, кусачки и отвертки, ролики, плоскогубцы, фрезы, детали часовых механизмов и пружины, пр. Все эти изделия требуют специальной термообработки, чаще всего по индивидуальной технологии.

Аналоги стали У8

США	Россия	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз	Италия	Китай	Польша	Чехия	Австрия
ASTM/AISI	ГОСТ	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN	UNI	GB	PN	CSN	ONORM
W1-7	У7	1.1625	SK5	C90E2U	BW1A	CT80	C80KU	T8	N8	19152	K980
-	У10	C80W1	SK6	Y1-70	BW1B	-	-	-	-	-	-
-	-	C80W2	SKC3	Y1-80	-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	Y180	-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	Y90	-	-	-	-	-	-	-

Инструменты из стали У8 и виды их термообработки

Данная сталь очень чувствительна к виду проведения обработки, поэтому единые рекомендации отсутствуют. Молотки слесарные из стали У8 подвергают закалке в области бойка и хвоста. Нагревание осуществляют в ванне - соляной или свинцовой. Отпуск при 260-340 °С 30-40 мин.

При производстве пневматических инструментов закалке подвергается рабочую часть – хвост, а нагревание всего инструмента противопоказано. Отпуск выполняют в зависимости от необходимой твёрдости рабочего сектора (индивидуально для разных инструментов).

Для зубил, крейцмейселей, пробойников отпуск ведут в режиме 240 °С -270 °С при выдержке до 40 мин. А для бойков, выколотков – 270 °С -300 °С. При закалке долота для станков из У8, У9, 65Х участки перехода от тонкой области к толстой, и стенки отверстия выполняют на малую степень твёрдости. Этого достигают, ведя прерывистую закалку в водной среде. Хвостовой участок закалке не подвергают. Стамески и долота плотничьи и столярные нагревают под закалку в печах-ваннах на длину 60-80 мм. Хвостовой участок закалке не подлежит.

Сталь У8 - плюсы и минусы применения для ножей

Для производства клинкового оружия применяют множество сталей, в том числе и У8, которая благодаря характеристикам имеет как плюсы так и ми нусы для изготовления ножей.

Расшифровка стали У8

В состав У8 входят следующие компоненты:

Это основные составные части, кроме, них в этом сплаве присутствуют никель, марганец и другие.

У8 относят к инструментальным углеродистым сталям. Свойства сплава, которые обеспечивают входящие в его состав вещества позволяют производить из него инструмент, который может работать в условиях, когда режущая кромка не перегревается.

Как правило, такой материал применяют для производства ручного резьбонарезного инструмента - комплектные метчики, плашки для ручной работы и пр. Кроме того, из этой стали с успехом производят инструмент для обработки древесины.

Среди отечественных аналогов стали У8 можно назвать У7 и У10. в число зарубежных аналогов можно отнести 1080, 1070. Их часто применяют для изготовления мечей. А для производства ножей применяют 1095.

Но есть ещё одна сфера использования этого материала - изготовление клинкового оружия, в частности, ножей для выживания, пользующихся большим спросом у туристов, охотников, рыбаков.

По сути, сталь этой марки можно смело назвать классикой жанра.

Наличие углерода в её составе обеспечивает высокую твёрдость и соответственно качество заточки, то есть, нож длительное время сохраняет свою остроту. Кроме того, ножи для выживания, выполненные из стали У8, могут выполнять и другие роли, например, ломика или топора. С помощью такого ножа можно выполнять простейшие монтажные операции, например, вскрытие люка.

У8 - классическая ножевая сталь

Марку У8 относят к эвтектоидным сталям. То есть, наличие чистого углерода, равно тому, который находится в цементите перлита. Это обозначает что в составе стали отсутствуют вторичные карбиды. Это привело к появлению ряда тонкостей, возникающих при работе со сталью У8 и ее аналогами.

К примеру, в составе У8 их отсутствие гарантирует наличие однородной структуры, стали этого типа хорошо обрабатываются сваркой ковкой. Именно поэтому эти сплавы входят в состав дамасских сталей. Но, необходимо помнить и о том, что отсутствие карбидов усложняет процесс термической обработки. В частности, изменение оптимальной температуры закаливания на несколько градусов, приводит к снижению механических свойств, а именно прочности и вязкости.

Важное значение придаётся и предварительной термообработке. Ее задача оптимизировать структуру непосредственно перед закалкой. Надо отметить, что стали марки У8 и ее аналоги обладают низкой прокаливаемостью и в следствие очень чувствительны к длительности времени задержки охлаждения.

В 1997 в нашей стране был разработан и введен в действие ГОСТ Р 51015-97. Он разделяет все ножи на две большие группы:

К первой группе относят изделия, которые применяют для работы с хлебом, овощами. Ко второй группе относят ножи, предназначенные для обработки мяса. В эту же группу входят изделия, предназначенные для туристов и пр.

В этом же документе определён материал, из которого производят ножевую продукцию - это У8А или У10А. Индекс «А» обозначает, что это стали повышенного качества, в них понижено содержание фосфора и серы. В качестве заготовок применяют прутки и полосы из сталей У8А.

ГОСТ определяет, что твёрдость поверхности должна быть на уровне 49 по HRC, но вместе с тем допускается и производство ножей с твёрдостью поверхности 41,5 HRC.

Стали группы У8 позволяют выдержать параметры, определённые в ГОСТ Р 51015-97.

Бесспорно, кроме, описанного материала допустимо и применение других стальных сплавов, например, 40Х13 или 65Х13. Использование этих сплавов позволяет получить ножи с высокой прочностью и стойкость коррозии. Но использование сталей подобного рода позволяет получением продукции у которой, высокая прочность, стойкость к затуплению, разумеется, при использовании ножей по назначению. Но при резком ударном воздействии возможно получение сколов или трещин на теле клинка. Наличие большого количества легирующих элементов может привести к повышению хрупкости клинка.

Ножи, выполненные из семейства У8 практически не имеет легирующих компонентов, в ГОСТ определено то, что наличие хрома не должно превышать 0,2%, никеля и меди не более 0,25%

Плюсы

Минусы

Но несомненный минус - низкая стойкость к воздействию коррозии. Другими словами, ножи, произведенные из У8 требуют постоянного ухода. То есть, после работы лезвие необходимо протереть насухо, а лучше нанести слой защитного средства, например, какого-нибудь масла.

Сталь У8 (У8А) углеродистая инструментальная

Cтали У7, У7А, У10, У10А.
Иностранные аналоги для стали У8: C80W (Европа), SKC3 (Япония).
Иностранные аналоги для стали У8А: C80W1 (Европа), W108 (США).

Расшифровка

Буква У в обозначении и следующая за ней цифра указывают среднее содержание углерода в стали в десятых долях процента. В стали У8 по ГОСТ 1435-99 содержание углерода колеблется в пределах 0,75-0,84%.

Если в обозначении стали присутствует буква А, например У8А, то эта буква указывает, что сталь является высококачественной.

Наличие в маркировки буквы Г — означает повышенное содержание марганца.

Применение У8

Сталь У8 применяется в инструменте работающем в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: фрез, зенковок, пил продольных и дисковых, зубила, долота, накатных роликов, кернеров, лезвия ножниц для резки металла, топоры, стамески, плоскогубцы комбинированные, боковые кусачки.

Свариваемость

Сталь У8 не применяется для сварных конструкций. Способ сварки КТС (Контактно Точечная Сварка)

Характеристики

Плотность ρ п кг/см 3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
У8, У8А	7839	7817	7786	7752	7714	7676	7638	7600	7852	—

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
У8, У8А	—	49	46	42	38	35	33	30	24	25

Удельное электросопротивление ρ, нОм*м при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
У8, У8А	—	230	305	395	491	625	769	931	1129	1165

Модуль нормальной упругости (Модуль упругости) Е, ГПа, при температуре испытаний, °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
У8	209	205	199	192	185	175	166	—	—	—
У8А	209	205	199	192	185	175	166	—	—	—

Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С

Сталь	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
У8	81	80	77	74	71	67	62	—	—	—
У8А	81	80	77	74	71	67	62	—	—	—

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С

20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800	20-900	20-1000
477	511	528	548	565	594	624	724	724	703

Температура критических точек

Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)

Твердость стали после термообработки (ГОСТ 1435-90)

Состояние поставки	Твердость
Сталь термообработанная	Закалка с 780-800 °С в воде
До HB 187	Св. HRC_э 63

Механические свойства ленты (ГОСТ 2283-79)

Состояние поставки	Сечение, мм	σ_в МПа, не более	δ₅, (δ₄), %не менее
Лента холоднокатаная отоженная	0,1-1,5	650	15
1,5-4,0	750	10
Лента холоднокатаная нагартованая, класс прочности:
Н1	0,1-4,0	750-900	—
Н2	900-1050	—
Н3	0,1-4,0	1050-1200	—
Лента отожженная высшей категории качества	0,1-4,0	650	15

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска

t_отп., °С	Твердость HRC_э
160-200	61-65
200-300	56-61
300-400	47-56
400-500	37-47
500-600	29-37

Примечание: закалка с 780-800 °С в воде.

Механические свойства в зависимости от температуры испытаний

t_исп, °С	σ_0.2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ, %	Твердость НВ
Отжиг или нормализация
100	—	710	17	24	195
200	—	640	15	15	205
300	—	—	17	16	205
400	—	—	19	23	190
500	—	500	23	29	170
600	—	370	28	39	150
700	—	255	33	50	120
Закалка с 780 °С в масле; отпуск при 400 °С (образцы гладкие диаметром 6,3 мм)
20	1230	1420	10	37	—
-40	1270	1450	11	36	—
-70	1300	1470	12	35	—
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
700	—	105	58	91	—
800	—	91	58	100	—
900	—	55	62	100	—
1000	—	33	62	100	—
1100	—	21	80	100	—
1200	—	15	69	100	—

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1180, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в яме.
Обрабатываемость резанием — К_{v тв.спл} = 1,2 и К_{v б.ст} = 1,1 при НВ 187-227.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.

Инструментальная сталь У8А

Инструментальная сталь У8А используется для изготовления клинков и ножей. Она обладает высокой твердостью и прочностью, что позволяет использовать ее для производства режущего инструмента, в том числе бытовых ножей (согласно ГОСТ Р 51015-97).

Недостатком стали У8А является низкая коррозионная стойкость, что приводит к необходимости постоянного ухода за изделием. После использования поверхность ножа протирают сухой тканью, в некоторых случаях – покрывают специальным маслом. Характеристики углеродистого сплава определяются на основании его химического состава. Нож остается пригодным к эксплуатации при отсутствии перегрева лезвия.

Расшифровка

Расшифровка стали У8А содержит информацию:

У8 – 0,8% углерода;
А – повышенное качество стали, минимальное содержание фосфора и серы.

Химический состав

Согласно нормативным документам в составе металла содержится менее 0,83% углерода и 97% железа, остальная часть представлена марганцем, никелем и т.д.

Материал относится к эвтектоидной группе, т.е. количество чистого углерода остается постоянным при переходе из состояния цементита перлита в конечную структуру, а вторичные карбиды не образуются. Термическая обработка инструментальной стали У8А осуществляется достаточно сложно. Температура закалки отличается от показателя традиционного материала, что негативно сказывается на прочности и вязкости готового продукта. Перед закалкой происходит нагрев изделия, что улучшает структуру металла. Последний характеризуется низкой прокаливаемостью, поэтому необходимо тщательно следить за временем проведения всех манипуляций при температурной обработке.

Аустенитное состояние сплава сохраняется при 740-720 С, перлитное – при 700 С, мартенситное превращение происходит при 810-245 С.

Марка стали У8А обладает однородной структурой и поддается ковке. Уникальной особенностью является присутствие данного сплава в составе дамасской стали.

Применение

Металл используется для производства рабочих элементов штампов, необходимых для холодного штампования листов. Из него производят ножи холодновысадочных автоматов, фиксаторы, упоры, металлорежущее оборудование и инструменты (метчики, плашки и т.п.). Область применения позволяет использовать его для изготовления крейцмейселей, зубил, напильников.

Технические характеристики

К основным техническим характеристикам стали У8А принадлежат:

температура закалки	780-800 С;
предел текучести	1230 МПа;
временное сопротивление	1420 МПа;
относительное удлинение/сужение при растяжении	10/37%;
удельный вес	7859 кг/м 3 .

Материал не становится хрупким после отпуска, не чувствителен к флокенам, не подвергается сварке.

Цена килограмма составляет минимум 50 руб. в зависимости от качества стали У8А.

Отжиг

Особенности отжига устанавливаются на основании:

принципа нагрева;
температуры обработки;
размеров детали;
принципа укладки деталей в печь.

Наибольшая эффективность термической обработки стали У8А обеспечивается при укладке заготовок в один слой на теплоизолированные асбестовые листы. Промежуток между деталями должен превышать тройной размер наибольшего параметра сечения. В таком случае продолжительность нагревания до 1000-1200 С составляет:

5,5 минут – для сечения 2 см;
9 минут – 3 см;
10,5 минут – 4 см;
13,5 минут – 5 см;
16,5 минут – 7,5 см;
22 минуты – 10 см.

При длительном нагревании на поверхности металла образуется большое количество углерода. Поэтому термообработка стали У8А традиционно осуществляется в печах с регулируемым давлением или в среде инертного газа (СО2 или Ar). В остальных случаях скорость нагрева снижается на 15-20%.

Максимальная эффективность температурной обработки достигается при ступенчатом проведении процедуры. Для этого осуществляется предварительный нагрев при 500-550 С, после чего каждый час температуру повышают на 100 С. Заготовка находится в печи минимум 30% требуемого времени отжига, после чего печь отключают.

Чтобы снять наклеп инструментальной стали У8 с изделия, полученного без температурной обработки, необходимо произвести рекристаллизационный отжиг с охлаждением в расплавах солей или соленой воде в зависимости от размера детали. Это обеспечит простоту механической обработки, снизит остаточные деформации, улучшит структуру стали. В данном случае деталь нагревают до 670-700 С и выдерживают в печи на протяжении часа. Это обеспечивает создание зерна небольшого размера, а также равномерно распределит его в перлитной структуре. Твердость сплава после отжига повышается до 190 НВ.

Закалка

При соблюдении всех правил закалки стали У8А обеспечивается ее прочность 59-62 HRC и сохраняется мартенситно-аустенитная структура. Требования к процедуре:

Отпуск

Отпуск стали У8А является следующей стадией после закалки. Данный процесс предназначен для завершения мартенситного превращения, уменьшения внутренних напряжений и увеличения вязкости центральной части детали.

Отпуск осуществляется при 140-200 С на протяжении 2-3 минут, что обеспечивает твердость. Для измерительного инструмента предусматривается снижение температуры до 90-180 С, а также проведение повторной процедуры после заточки и шлифовки (300-350 С на протяжении 1,5-2 часов) с остыванием в естественных условиях.

Читайте также: