Сталь у8а и у10а отличие
Обновлено: 28.04.2024
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
Все, что нужно знать о стали У8 и У8А
Инструментальная сталь марок У8 и У8А относится к классу ножевых и применяется для создания клинков и лезвий. Её отличает повышенная прочность, благодаря чему сплав востребован при изготовлении режущих инструментов, включая бытовые ножи. Узнаем подробнее, что он собой представляет и каковы его основные особенности.
Состав и расшифровка
Маркировка стали У8 расшифровывается следующим образом:
- «У» указывает на присутствие углерода;
- «8» обозначает долю этого элемента в составе (в большинстве случаев его содержание варьируется в пределах от 0,76 до 0,84%).
Также в состав стали этой марки входят:
- кремний — 0,17-0,33%, который придает сплаву коррозионные стойкость и упругость;
- марганец — 0,17-0,33%, он способствует уменьшению пластичности и повышению твердости;
- никель — 0,25%, повышает устойчивость к окислению;
- хром — 0,2%, увеличивает прочностные характеристики, а также повышает стойкость к окислению;
- медь — 25%, она противостоит ржавчине.
Некоторые типы стали содержат в названии дополнительное обозначение в виде буквы «А». Оно указывает на повышенное качество сплава и минимальную концентрацию вредных компонентов: серы и фосфора. При этом концентрация фосфора не превышает 0,03%. Этот компонент делает сталь хрупкой, поэтому его количество должно быть минимальным. Присутствие серы составляет 0,28%. Это загрязняющий компонент, который повышает истираемость материала. Чтобы придать сплаву высокую твёрдость, его в процессе производства подвергают прерывистой закалке. После полного отжига деталь, нагретую до 800 градусов, охлаждают в воде до 400 градусов, после чего погружают в масло для окончательного охлаждения.
Эта процедура позволяет заметно замедлить скорость охлаждения. Таким образом, снижается количество внутренних напряжений и запускается мартенситное преобразование.
Как и любой другой сплав, стали У8 и У8А имеют свои достоинства и недостатки. Среди плюсов выделяют следующее.
- Идеальный углеродистый состав. Для любой стали рассчитывается показатель твердости по шкале Роквелла. Обычно он варьируется от 42 до 61 HRC. При этом чем выше данный параметр, тем более ломким и хрупким будет материал. В то же время и низкое значение нежелательно, поскольку такой материал нестойкий. Для стали У8 измеряемый показатель соответствует 58 единицам, что говорит об оптимальном балансе.
- Прочность. На долю железа в сплаве У8 приходится 97%. Это значит, что лезвия из него будут исключительно твердыми и крепкими, сломать их вручную практически нереально.
- Сохранение остроты. Благодаря присутствию углерода сталь приобретает высокие режущие свойства. Изделия, выполненные из У8, не нуждаются в заточке на протяжении многих месяцев. А даже если и возникает необходимость корректировки режущей поверхности, то для этого можно воспользоваться самыми простыми абразивными брусками.
- Высокое качество. При обработке сплава этой марки с любым другим металлом можно быть совершенно уверенным в том, что они не смешаются друг с другом и не сольются. Это значит, что качественные характеристики останутся неизменными.
- Минимальное количество дефектов. Изделиям из стали У8 не страшны вибрации и сильные механические удары. Даже при самых сильных воздействиях материал не будет растрескиваться.
- В составе стали У8 нет вторичных карбидов. Это указывает на высокую пластичность материала и его однородность. Кузнечная сварка позволяет быстро и просто получить из него оружие самого высокого качества. Неслучайно этот сплав востребован при создании шпаг. У8 можно обнаружить даже в дамасской стали, которая признана лидером в сегменте изготовления холодного оружия.
- Низкая себестоимость. У8 содержит минимальный уровень легированных добавок, поэтому цена её сохраняется в доступных пределах.
К недостаткам относят следующее.
- Подверженность коррозийным процессам. Если не осуществлять уход за стальными ножами из этого сплава, то на них очень быстро появляются трещины. Это связано с низкой концентрацией хрома в микроструктуре материала.
- Чувствительность к термической обработке. Отсутствие вторичных карбидов устанавливает ограничения на параметры термообработки: она допустима в узком температурном диапазоне. Превышение даже на 10-15 градусов может существенно ухудшить прочностные характеристики и вызвать утрату вязкости.
- Сплав У8 нельзя использовать при создании сварных изделий, а также для производства инструментов, которые будут эксплуатироваться в условиях повышенной нагрузки и нагрева. Это связано с низкой теплопроводностью материала.
- Пониженные плотность и вязкость без термообработки. Сами по себе стали углеродистой группы, не прошедшие дополнительную подготовку, обладает не столь высокими эксплуатационными параметрами.
Впрочем, поверхность легко подвергается обработке, поэтому придать ей необходимые физико-технические характеристики после нормализации не составит никакого труда.
Характеристики и свойства
Каждый тип стали отличается своими физико-техническими характеристиками. Остановимся подробнее на этих показателях.
Физические
К основным физическим параметрам сплава У8 относят:
- температура проведения закалки — от 780 до 850 градусов;
- предел текучести — на отметке 1230 МПа;
- временное сопротивление — 1420 МПа;
- относительное удлинение — 10%
- относительное сжатие — 38%;
- удельный вес — 7860 кг/куб. м.
Металл не утрачивает свою прочность и не становится ломким после выполнения отпуска. Отличается низкой свариваемостью. Инертен к флокенам.
Механические
Из базовых механических параметров можно обозначить следующее.
- Повышенная твердость. Инструменты, выполненные из этого сплава, служат длительное время без проведения дополнительной заточки.
- Теплостойкость. При выполнении механической обработки производится трение и, как следствие, нагрев. Сильное и стремительное повышение температуры зачастую вызывает перестройку кристаллической решётки и утрату твердости. Показатели теплостойкости стали устанавливают тот факт, что даже при сильном и продолжительном трении поверхности не перегреваются и не утрачивают свою твердость. У рассматриваемой инструментальной стали данный показатель сравнительно невысок.
- Пониженная восприимчивость к перевариванию и прилипанию. Если обработка заготовок производится на высоких подачах, то металлы могут вступить во взаимодействие. В результате прилипания качество получаемого изделия многократно снижается.
- Стойкость к растрескиванию. Зачастую возникает ситуация, когда в ходе обработки на сплав воздействует ударная нагрузка либо вибрационные колебания. Это приводит к появлению микротрещин в металлической структуре и повышению хрупкости. Сплав У8 с легкостью выдерживает подобные нагрузки.
- Высокие параметры вязкости. Это особенно актуально для создания инструментов, которые в силу своих эксплуатационных особенностей подвержены механическим ударам.
Типы выпуска
Сталь У8 получила широкое распространение на территории нашей страны. Металлообрабатывающие комбинаты производят её в следующих типах поставки:
- ленты, полосы, круги — ГОСТы 2283-79, 10234-77, 103-2006, 4405-75;
- горячекатаный и холоднокатаный листовой прокат — ГОСТы 1435-99, 2590-2006, 2591-2006, 2879-2006;
- прутки, которые могут быть калиброванными и шлифованными, — ГОСТы 1435-99, 14955-77, 1435-99, 7417-75, 8559-75, 8560-78.
- заготовки для ковки — ГОСТы 1435-99, 4405-75, 1133-71.
В зарубежных странах имеются свои аналоги сплавов У8 и У8А:
- 19152 (Чехия);
- СТ 80 (ЕС);
- SKC3 (Япония);
- W1-7 (США).
Отечественными заменителями выступают сплавы У10А, У10, а также У7А и У7. При этом нужно иметь в виду, что перечисленные типы сталей обладают схожими, но не идентичными технико-эксплуатационными, физическими и химическими характеристиками. Поэтому вопрос об их замене должен решаться в каждом конкретном случае с учетом технологических требований, предъявляемых к готовому изделию.
Сталь марки У8 используется для создания рабочей поверхности ножей и прочих режущих инструментов. Несмотря на то, что металл проявляет высокую стойкость к температурным воздействиям, этот сплав применяют для изготовления инструментов, которые в ходе эксплуатации не нагреваются, а это:
- зубила;
- колуны;
- молотки;
- стамески;
- топоры.
Материал востребован при создании многих других износостойких изделий. Он незаменим при выпуске слесарно-монтажных инструментов. Простейшие калибры, пружины, ролики и многие другие механизмы делаются именно из этого сплава. Ещё одна широко распространенная сфера использования металла — создание штампов. Инструментальная сталь У8 в отожженном состоянии отличается ударостойкостью и повышенной прочностью. Именно поэтому она идеальна для производства штампов.
Как свидетельствуют данные тестирования, в процессе нагревания У8 и У8А утрачивают свою стойкость к износу и прочность. Поэтому при изготовлении фальцев и резцов их не используют.
Свои особенности имеет и термическая обработка сплавов этой марки.
Отжиг
При определении режима отжига учитывают такие характеристики, как температуру обработки, механизм прогрева, габариты детали и принципы размещения металлической заготовки в термопечи. Максимальной эффективности термообработка сплава У8 достигает в случае размещения металлических заготовок на панели из асбеста в один ряд. При этом промежуток между отдельными заготовками должен быть больше трехкратного размера максимального параметра сечения. Длительность нагревания при температурном диапазоне от 1000 до 1200 градусов соответствует:
- для сечения величиной 2 см — 5,5 мин.;
- 3 см — 9 мин.;
- 4 см — 10,5 мин.;
- 5 см — 13,5 мин.;
- 7,5 см — 15,5 мин.;
- 10 см — 22 мин.
При продолжительном температурном воздействии на поверхности стали скапливается значительный объем углерода. Поэтому термообработку листов инструментальных сплавов обычно производят в среде инертного газа (углекислоты и аргона) либо в рабочих печах с опцией регулировки давления. Во всех остальных ситуациях скорость прогрева необходимо снизить на 20%. Наибольший результат температурное воздействие дает при выполнении процедуры по ступенчатой схеме. Для достижения оптимального эффекта от теплового воздействия предварительно производят нагрев до 500-550 градусов, а затем каждые 60 минут увеличивают нагрев на 100 градусов.
Заготовка должна находиться в помещении не менее трети необходимого времени отжига, затем ее отключают. При неполном отжиге качество сплава ухудшается. Чтобы устранить наклеп металла с готового изделия, изготовленного без тепловой обработки, нужно выполнить рекристаллизационный отжиг с последующим отпуском в солёной воде либо расплавленных солях. Такая мера обеспечивает легкость последующей механической обработки, устраняет внутреннее напряжение, снимает остаточные деформации и в целом улучшает структуру сплава. Для этого заготовку нагревают до 700 градусов и около часа выдерживает в печи. В результате этой обработки величина зерен уменьшается, а сами они распределяются в первичной микроструктуре равномерно.
Закалка
При соблюдении основных требований закалки сплава можно добиться повышения прочностных характеристик до 59-61 HRC и при этом сохранить все характеристики мартенситно-аустенитной структуры. К числу основных требований к технологии закалки относят следующее.
Отпуск
Отпуск сплава У8 считается финишной стадией термообработки после закаливания. Основное предназначение данного процесса состоит в завершении мартенситной трансформации, снятии внутренних напряжений, а также повышении параметров вязкости центральных элементов. Отпуск осуществляется в температурном режиме от 140 до 200 градусов в течение 2-4 минут: это обеспечивает максимальную твердость изделия. Если сталь нужна для производства измерительных инструментов, то необходимо снизить температуру до 95-170 градусов, а также повторить манипуляции после выполнения заточки и шлифования. В данном случае отпуск нужно выполнять в течение 2 часов при температуре в 330-350 градусов. Остывание производят в естественных условиях.
Правила ухода
Чтобы свести к минимуму развитие коррозионных процессов, после каждого применения необходимо правильно ухаживать за ножом. Нужно соблюдать следующие правила.
- Протирать насухо после работы и мытья.
- Обрабатывать машинным маслом или специальным защитным средством. Хороший эффект дает использование автопропироли: она обеспечивает создание плёнки, защищающей материал от влаги и загрязнений. В случае отсутствия средства можно использовать растительное масло, подойдёт гвоздичное или даже подсолнечное. Оно поможет поддерживать чистоту, но защитного слоя не создаст.
- Важно следить за тем, чтобы сталь У8 не вступала в реакцию с кислотами. В противном случае на поверхности появится серый налет.
Ножи из стали марки У8 станут идеальными помощниками в хозяйстве, также они пригодятся в походно-полевых условиях. Долговечность, сохранение остроты и прочности — вот основные преимущества этого материала. Из недостатков можно отметить только необходимость постоянной чистки оружия.
Конечно, это может испортить впечатление от ножа. Но если подобная обработка войдёт в привычку, то ножи из инструментальной стали У8 и У8А станут для вас настоящей находкой.
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. HRCэ 63 |
Механические свойства ленты (ГОСТ 2283-79)
| Состояние поставки | Сечение, мм | σв 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
| tотп., °С | Твердость HRCэ |
| 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
| tисп, °С | σ0.2, МПа | σв, 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 — Кv тв.спл = 1,2 и Кv б.ст = 1,1 при НВ 187-227.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Особенности стали У10 и У10А
Среди многообразия стальных сплавов – а их в современном сталелитейном производстве насчитывается порядка двухсот – сталь У-10 не утратила своего изначального предназначения. Она используется как основа для более специфичных сплавов.
На основании норматива ГОСТ 1435-1999 литера «У» в маркировке образца У-10 указывает на углеродистость стального сплава, число 10 – процентное содержание состава, в данном случае – 1%. Все металлы с подобным значением относят к среднеуглеродистым. Разновидность состава У-10 с литерой «А» указывает на повышенные требования к точному соответствию заявленному химическому составу:
| Сплав | Углерод | Кремний | Марганец | Сера | Фосфор |
| не превышает | |||||
| У10 | 0,95… 1,09 | 0,17… 0,33 | 0,17… 0,33 | 0,028 | 0,03 |
| У10А | 0,95… 1,09 | 0,17… 0,33 | 0,17… 0,28 | 0,018 | 0,025 |
Расшифровать химический состав полностью сможет лишь опытный специалист, конкретно знающий, каково процентное содержание примесей в образце стали конкретной марки. Сплав У-10 занимает среднее значение в группе углеродистых сталей, имеющих ценность как конструкционный и инструментальный материал.
Свойства
Стальной сплав У-10 (А) прокаливается менее интенсивно, чем многие его аналоги. Закалка стали осуществляется в воде, а не только в масле. Инструменты и принадлежности, изготовленные из У-10, закалены лишь близко к поверхности, включая и поверхностный слой, при этом сердцевина сплава ослаблена.
Водная закалка осложнена возможной деформацией, а это нетерпимо при расчёте и проектировании инструментов, лишённых заострённых углов и резко выраженных перепадов поперечного сечения.
Зависимость теплопроводности от нагрева стали У-10: с нагревом до 100 градусов по Цельсию (экстремум на графике) эта величина возрастает, далее – убывает. При 20 градусах – теплопроводность устанавливается на отметке в 40 ватт тепловой мощности, передаваемой на метр длины для нагревания заготовки из стали У-10 на один градус. При 100 градусах она повышается до 44 единиц, а при дальнейшем росте температуры – убывает до 33 при 1000 градусах.
Важное дополнение: У-10 нетерпима к сильным ударам. Это указано в ГОСТ 1435-1999. Твёрдость сплава по шкале Роквелла – 58… 62 единицы. Плотность – 7,81 г/см3. Предел кратковременной прочности – 750 МПа, но на практике долговременную прочность получают, сократив численное значение в 3 и более раз. Так, практическая прочность на сжатие, слом, излом – не более 250 МПа (2500 атмосфер).
Качество А-разновидности существенно выше: из-за процентного содержания фосфора и серы, приближенного к следовому показателю, прочность на слом, растрескивание выше, чем у стандартного состава У-10. Инструментальная сталь У-10А образует существенно меньшее количество сколов, чем ближайший её аналог У-10: характеристики последнего в данном отношении заметно хуже.
Если бы ножи изготавливались исключительно из состава У-10, а не У-10А, то их качество потребители признали бы поддельным, т. к., например, при попытке расколоть таким топором, скажем, берёзовое полено, остриё бы либо выгнулось волной в обе стороны, либо начало бы скалываться. Другими словами, модификацию У-10А предпочтительно использовать в качестве расходника под всевозможный инструментарий, а сплав У-10 пустить на конструкционные заготовки.
Виды поставки
В наши дни из стали марки У-10 производят следующие виды продукции:
- фасонные детали и комплектующие;
- круглые и квадратные металлические пруты;
- шлифованный прокат и серебряночная продукция;
- стальная лента до 1 мм толщиной;
- стальная полоска до 10 мм в толщину;
- кованые комплектующие.
Не годится сталь марки У-10 для производства (проф) труб, рельсов, тавра, уголка, П- и иного профиля, напоминающего в поперечном разрезе букву или любой другой значок.
Заменителями состава У-10 служат У-11, У-12 (А). Российская маркировка предполагает легко читаемое даже для малоопытных новичков сокращение. Немного сложнее разобраться в иностранных формулировках – некоторые страны используют собственную систему сокращений:
- британский сплав 1645;
- шведский 1880;
- чехословацкий 19191;
- итальянский ABN / C-100-KN;
- испанский C-102;
- французский C-105-E2U;
- общеевропейский AFNOR-NF;
- испанский F. 515;
- польский N-10 (E);
- румынский OSC-10;
- венгерский S-101/102;
- японский SK-3;
- американский T-72301
- китайский T10 (A).
Начинающему легко запутаться в этом многообразии аналогов, чьи свойства идентичны. Недобросовестные продавцы отказываются разъяснить, что это за марка стали, из которой сделана та или иная деталь.
Составы У10 (А) используются при выделке инструментов и приспособлений, испытывающих нагрузку при невозможности перегрева острия. В основном это метчики для нарезки внутренней резьбы, рашпили, пильное полотно по дереву, матричные штампователи холодного действия, топоры и похожий инструментарий. Холоднокатаная стальная лента применяется для изготовления плоских и скрученных пружин, клапанов, щупов, ламельных контактов, раздваивающих лезвий, комплектующих для часовой механики и т. п. Толщина ленты – от 20 мкм до 2,5 мм: разница – более чем в сотню раз. Итак, сплав У-10 применим для сердечников, игольной проволоки, поперечных ножовок, пильных дисков для привода, обычных сверлящих резаков со спиральной канавкой отвода стружки, холодноштамповочных матриц вытяжного, высаживающего, обрезающего и вырубающего действий.
Сталь У-10 также подходит для упрощённого калибра с невысокой точностью, накатывающих роликов, шаберов, напильников и т. д. Лента У-10 выпускается по правилам ГОСТ 2283/21996 и на основании соответствующих ТУ. Согласно ГОСТ Р 51015-1979 сплав У10А применяют для выделки рабочей части ножей общехозяйственного и особого назначений. Эти изделия допущены к использованию в домашнем быту и заведениях общепита. Пищевая сталь должна быть стойкой к образованию ржавчины.
Высаживание металлов под невысоким давлением требует лишь стали У-10 с не вполне закалённой сердцевиной. При этом штамповка должна быть не шире 3 см.
Термообработка сталей У-10 должна отвечать ряду требований. Отжигание с постоянным теплосъёмом и сфероидизация (качающийся, циклично изменяемый отжиг, маятниковое изменение температурного режима) осуществляются исключительно в печах камерного и шахтного видов. Интервал передерживания после прогревания партии до температуры отжига – не менее 2,5 ч. Температура отжига – порядка 760 градусов. Изотермический отжиг проводится при непрерывном режиме функционирования печи. Здесь используется конвейерный принцип. Нагрев производится таким образом, что его интервал целесообразно рассчитать по норме в накал одного миллиметра толщины стальной заготовки в минуту.
Партия выдерживается 1,5 ч. В результате сталь после отжига обретает мелкую зернистость – такая считается более прочной, чем соответствующая ей крупнозернистая. Сфероидизация придаёт перлитной стали зернистую структуру. Температура выдерживается 45 минут при прохождении каждой температурной ступени (экстремума). Ковать сталь У-10 начинают при 1180 градусах по Цельсию, прекращают – при 800. Сечение заготовки до 100 мм2 остужают открыто (естественное остывание), 101–300 мм2 – в термопечи (остывание вместе с ней). Теперь можно приступить к закалке: проводят её при 800 градусах.
Разрезание считается оптимальным при скорости в 1 мм материала на цикл. Так, разрешается засверливать заготовки: и само сверло, и обрабатываемая им заготовка не повредятся, когда скорость вхождения резака в толщу детали не превышает 1 мм за совершённый сверлом или фрезой оборот. Сварка стали У-10 запрещена, кроме метода КТС: та утратит все свои заявленные свойства, если нарушить технологию сваривания. При отпуске, производящемся при температуре порядка 160–300 градусов, состав У-10 теряет свои прочностные свойства. Отпускание при таком варианте термической обработки придаёт заготовке из У-10 меньшую хрупкость, однако при этом значение твёрдости, соответственно, уменьшится.
Закалка осуществляется в масле при температуре 700 градусов. Чтобы «отпустить» закалённую сталь, её подвергают нагреву до 300 градусов с резким охлаждением в воде или без него. Неполная закалка производится при минимальной температуре – около 700 градусов – с последующим опусканием заготовки в масло. В отожжённом состоянии сталь пребывает, подвергнувшись предпрогреву перед сваркой.
Нормализацию стали производят, нагрев заготовку до 850 градусов, а затем дав ей медленно остыть: если нагрев докрасна деталь, вы сразу опустите её в воду, то произойдёт неполная закалка, а не нормализация.
Читайте также: