Содержание углерода в стали у8
Характеристики и применение стали У8
Для изготовления различных инструментов были разработаны инструментальные стали. В отличие от других сплавов они обладают высокой износостойкостью, твердостью и прочностью, а также достаточным уровнем вязкости. Все стали, относящиеся к этой группе, можно охарактеризовать содержанием углерода не менее 0,7%. Именно этот компонент отвечает за многие эксплуатационные качества. В этом материале рассмотрим сталь У8 (характеристики, особенности состава и применения) и модифицированный вариант У8а.
- Расшифровка сплава
- Основные характеристики
- Область применения
Расшифровка сплава
При рассмотрении того, как проводится у8а расшифровка стали, отметим, что в различных странах применяются разные стандарты обозначения. Обозначение материала У8 или У8а проводится согласно стандартам ГОСТ:
- Буква «У» указывает на принадлежность материала к группе инструментальных сталей. Подобный символ не указывает на какой-либо компонент или свойство.
- Следующая цифра в десятичной форме указывает на концентрацию основного компонента — углерода. В рассматриваемом случае концентрация 0,8%.
- Если проводить расшифровку У8а, то следует учитывать, что буква «А» указывает на повышенное качество, которое достигается путем исключения из состав различных вредных примесей или снижения их концентрации.
В маркировке отсутствуют другие обозначения веществ, но в химическом составе присутствует довольно большое количество различных примесей. Примером можно назвать кремний и марганец. Кроме этого, есть и вредные примеси, к примеру, фосфор и сера, от концентрации которых зависит качество стали. С повышением концентрации вредных примесей ухудшаются эксплуатационные качества материала, теряется прочность и твердость.
Основные характеристики
У8а (характеристики и применение всегда взаимосвязаны), как ранее было отмечено, относится к группе инструментальных сталей. При ее производстве не проводится легирование состава, что снижает стоимость материала. К основным свойствам можно отнести:
- Высокую прочность и твердость. Для того чтобы изготавливаемые инструменты служили на протяжении длительного периода без проведения заточки, материал должен обладать высокой прочностью и твердостью.
- Теплостойкость. Во время механической обработки из-за возникновения трения структура металла нагревается. Слишком быстрый и сильный нагрев становится причиной повышения пластичности и перестроения кристаллической решетки. Теплостойкость определяет то, что инструментальная сталь даже при длительном трении не нагревается, а при нагреве не теряет свою прочность и твердость. У рассматриваемых сталей она относительно невысокая.
- Низкую восприимчивость к процессу приваривания и прилипания. При обработке из-за слишком высокой подачи соприкасающиеся металлы могут взаимодействовать. Прилипание становится причиной снижения качества получаемого изделия.
- Устойчивость к образованию трещин. Нередко встречается ситуация, когда на момент обработки возникает вибрация или ударная нагрузка. Подобное воздействие часто становится причиной образования микротрещин в структуре металла, которые становятся причиной существенного повышения показателя хрупкости.
- Достаточный уровень вязкости. Если изготавливаются инструменты, которые при эксплуатации будут подвержены ударам, то уделяется внимание показателю вязкости.
Инструментальные стали из-за своих основных эксплуатационных характеристик зачастую применяются при изготовлении режущих инструментов, но также подходят для изготовления деталей измерительных приборов. При необходимости можно повысить некоторые характеристики путем проведения термической обработки. Ковка проводится при температуре около 1000 градусов Цельсия, процесс охлаждения проводится на открытом воздухе.
Область применения
Сталь У8а применяется в большинстве случаев для получения рабочей поверхности режущих инструментов. Несмотря на относительно высокую устойчивость к температуре, этот металл применяется в большинстве случаев для изготовления инструментов, которые не нагреваются на момент эксплуатации. Примером можно назвать:
- Зубила.
- Стамески.
- Пилы.
- Колуны.
- Топоры.
- Молотки.
Сегодня У8 и У8а нашли применение в сфере производства слесарно-монтажных инструментов. Как ранее было отмечено, металл предназначен не только для изготовления инструментов, но и различных износостойких деталей. Пружины, ролики, простейшие калибры могут изготавливаться при применении подобной стали.
Еще одна распространенная область применения металла — изготовление штампов для холодной высадки. Подобная инструментальная сталь подходит для изготовления штампов по причине высокой прочности и ударостойкости.
Как показывают результаты проводимых тестов, при нагреве У8 и У8а быстро начинает терять свою прочность и износостойкость. Поэтому сегодня при изготовлении резцов и фрез они практически не применяются.
Сталь У8: характеристики, расшифровка, химический состав
Страна | Стандарт | Описание | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Россия | ГОСТ 1435-99 | Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия | |||||||||
Россия | ГОСТ 2283-79 | Лента холоднокатаная из инструментальной и пружинной стали. Технические условия | |||||||||
Россия | ТУ 14-19-81-90 | Прокат толстолистовой горячекатаный из инструментальной стали марок У8, У8А. Технические условия. |
Характеристики стали У8
Классификация | Сталь инструментальная углеродистая качественная |
Применение | Инструмент, который работает в условиях, не вызывающих разогрева рабочей кромки: фрез, зенковок, топоров, стамесок, долот, пил продольных и дисковых, накатных роликов, кернеров, отверток, комбинированных плоскогубцев, боковых кусачек. |
Сталь 09Г2С расшифровка маркировки:
- «У» — сталь инструментальная качественная нелегированная сталь;
- «8» — процент углерода.
Химический состав У8
Массовая доля элементов стали У8 по ГОСТ 1435-99
C (Углерод) | Si (Кремний) | Mn (Марганец) | P (Фосфор) | S (Сера) | Cr (Хром) | Ni (Никель) | Cu (Медь) | Fe (Железо) |
0,75 — 0,84 | 0,17 — 0,33 | 0,17 — 0,33 | ГОСТ 2283-79 |
Состояние поставки | Класс прочности | Сечение, мм | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % |
Лента отожженая холоднокатаная | — | 0,1 — 1,5 | 650 | 15 |
Лента отожженая холоднокатаная | — | 1,5 — 4,0 | 750 | 10 |
Лента нагартованная холоднокатаная | Н1 | 0,1 — 4,0 | 750 — 900 | — |
Лента нагартованная холоднокатаная | Н2 | 0,1 — 4,0 | 900 — 1050 | — |
Лента нагартованная холоднокатаная | Н3 | 0,1 — 4,0 | 1050 — 1200 | — |
Лента отожженая высшей категории качества | — | 0,1 — 4,0 | 650 | 15 |
Физические свойства У8
Температура, °С | Модуль упругости, E 10 — 5 , МПа | Коэффициент температурного расширения, a 10 6 , 1/°С | Коэффициент теплопроводности, I, Вт/м·°С | Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С | Удельное электросопротивление, R 10 9 , Ом·м |
20 | 2.09 | — | — | — | — |
100 | 2.05 | 11.4 | 49 | 477 | 230 |
200 | 1.99 | 12.2 | 46 | 511 | 305 |
300 | 1.92 | 13 | 42 | 528 | 395 |
400 | 1.85 | 13.7 | 38 | 548 | 491 |
500 | 1.75 | 14.3 | 35 | 565 | 625 |
600 | 1.66 | 14.8 | 33 | 594 | 769 |
700 | — | 15.2 | 30 | 624 | 931 |
800 | — | 14.5 | 24 | 724 | 1129 |
900 | — | — | — | — | 1165 |
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, σв=620 МПа, К υ тв. спл=1,2 и Кυ 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, HRCэ |
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 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.
Сталь У8 зонной закалки.
- Характеристики для ножей
- Плюсы
- Минусы
- Для каких ножей лучше использовать
- Хозяйственные
- Бытовые
- Химический состав и процесс обработки
- Аналоги
- Отзывы
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
- твёрдость (58-60 по шкале Роквелла) – обеспечивается технологией поэтапной термической обработки стали;
- прочность – ножи способны перерезать верёвки и канаты, открывать жестяные банки, перебивать кости;
- острота лезвия – сохраняется длительное время благодаря твёрдости металла. Для заточки используют стандартные абразивные бруски;
- теплостойкость – даже при интенсивной работе нож не нагревается, что предотвращает деформацию стали;
- стойкость к растрескиванию. Сплав отличается пониженными показателями хрупкости, поэтому даже при значительных вибрационных нагрузках металл не трескается. При падении ножей из стали У8 нет опасности повреждения лезвия.
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.
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.
Бытовой нож из стали У8.
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.
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.
Аналоги
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.
Характеристики и применение стали У8 — разбираем тщательно
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.
Сталь У8А: характеристики и применение
Сталь У8А инструментальная углеродистая со свойствами, позволяющие изготавливать резьбонарезные и обрабатывающие инструменты для эксплуатации в режиме умеренных температур, достигаемых при контакте с предметом воздействия.
Проведение термообработки обеспечивает высокие прочностные характеристики У8А, твердость, сопротивление разрушению структуры материала.
К изделиям из стали У8А предъявляются требования по стойкости против коррозионных процессов, способности выдерживать механические нагрузки, сохранять физическим параметры, форму.
- Отечественные У7А, У7, У10А, У10;
- импортные 1070, 1080.
Описание стали У8
Сталь у8 относится к углеродистой инструментальной, выпускаемая по ГОСТ 1435-99 и 1435-54. В ее составе находится углерод (от 0,76 до 0,83%), кремний (от 0,17 до 0,33%), марганец (от 0,17 до 0,33%), никель (не более 0,25%), сера (до 0,028%), фосфор (не более 0,03%), хром (до 0,2%), медь (до 0,25%). Аналогами стали у8 по основным характеристикам являются стали марок у7 и у10.
Сталь марки у8 применяется для изготовления различных инструментов, при эксплуатации которых не происходит нагревания, например, фрез, кернеров, отверток, боковых кусачек, накатных роликов, плоских и витых пружин, комбинированных плоскогубцев, деталей часовых механизмов, разнообразных слесарно-монтажных и деревообрабатывающих инструментов и т. д.
В маркировке углеродистой инструментальной стали на первом месте обязательно находится литера «у», означающая, что данная сталь относится к углеродистым. На втором месте располагается число, показывающее количество углерода, выраженное в десятых долях процента. Например у7, у8, у10 будут иметь в своим составе по 0,7%, 0,8% и 1% углерода соответственно. Так как в конце маркировки не стоит литера «А», то она относится к качественным. Характеристики стали у8а несколько отличаются от стали y8.
Для стали у8 подходит прерывистая закалка. Для ее осуществления нагретую деталь для охлаждения помещают в воду, а потом переносят в масло, где она окончательно охлаждается. Благодаря уменьшению скорости охлаждения в области мартенситного преобразования, удается снизить структурные напряжения. Закалка стали у8 производится при 780 °C, а отпуск — при температуре 400 °C. При этом получается материал с твердостью в 187 МПа.
Недостатки
Главным недостатком У8 считается незащищенность от коррозии. Чтобы уменьшить риск возникновения ржавчины, поверхность изделия можно отполировать. Сплав требует регулярного ухода. За чистотой его поверхности нужно постоянно следить – высушивать после каждого применения. После работы лезвие необходимо хорошо почистить, поверхность немного смазать маслом. Однако, если клинок будет контактировать с кислотами, на его поверхности все равно появится серый налет.
Применение У8А
Инструментальная сталь У8А используется для изготовления оружия и специализированных изделий для охоты, рыбалки, туризма и спорта. Для бытовых нужд востребована для производства ножей и клинков.
Для промышленных задач сплав необходим для инструментов в условиях, при которых режущие кромки не испытывают перегрева с потерей прочности. Перечень обширен, в числе которого молотки, пилы, зубила.
Сталь У8А обеспечена широким спросом для производства пружин, роликов, лент, штампов холодной выкатки.
Химический состав и процесс обработки
Углеродистая инструментальная сталь У8 выпускается в соответствии с требованиями, устанавливаемыми ГОСТом:
- 1435-99;
- 1435-54.
В состав стали входит несколько специальных добавок, улучшающих ее качество:
- Углерод – обеспечивает прочность и твердость сплаву, общее количество в пределах 0,76–0,83%;
- Кремний – 0,17–0,33%. При заниженном количестве сокращается скорость охлаждения, что негативно влияет на качество. При повышенном – делает сплав упругим, стойким к коррозии;
- Марганец – 0,17–0,33%. Образует соединение, способствующее увеличению твердости, уменьшению пластичности;
- Никель – 0,25%. Как и хром, увеличивает коррозийную стойкость;
- Сера – 0,28%. От количества вещества в составе зависит качество заточки, увеличивается истираемость стали;
- Фосфор – 0,03%. Придает стали повышенную хрупкость, поэтому его количество сильно ограничено;
- Хром – 0,2%. Придает нержавеющие качества, увеличивает в соединении крепость и прочность;
- Медь – 0,25%. Антикоррозийное свойство.
Аналогичными характеристиками и показателями качества обладают марки У7, У10. Чтобы получить высокую твердость, сталь подвергают прерывистой закалке. Нагретую деталь до 780 градусов, сначала охлаждают в воде до температуры 400 градусов. Для окончательного охлаждения деталь погружают в масло. Так как скорость охлаждения значительно снижена, уменьшаются структурные напряжения, происходят мартенситные преобразования. В результате получается сталь, твердость которой составляет 187 МПа.
Химический состав У8А
- C 0,76 — 0,83;
- Si 0,17 — 0,33;
- Mn 0,17 — 0,28;
- Ni до 0,2;
- S до 0,018;
- P до 0,025;
- Cr до 0,2;
- Cu до 0,2;
- Fe
Содержание хрома увеличивает вязкость незначительно, более значимый вклад привносят ванадий, молибден и вольфрам.
Никель повышает вязкость сплава.
Серы и фосфор содержится в незначительных количествам, поскольку повышенное содержание отражается на хрупкости стали.
ГОСТ У8А
- Сортовой прокат: ГОСТ 1435-99 , ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006.
- Лента: ГОСТ 2283-79 , ГОСТ 10234-77.
- Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 1435-99, ГОСТ 14955-77. Полоса: ГОСТ 103-2006, ГОСТ 4405-75.
- Калиброванный пруток: ГОСТ 1435-99 , ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
- Поковки и кованые: ГОСТ 1435-99, ГОСТ 4405-75 , ГОСТ 1133-71.
Видео
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).
К преимуществам металла относится высокая прочность, которая обусловлена термообработкой сплава. Это гарантирует сохранение остроты режущей кромки на протяжении нескольких месяцев, а также устойчивость материала к механическим воздействиям. Заправить лезвие достаточно просто, в бытовых условиях для этого используют абразивные круги и бруски.
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:
- Температура 800-820 С.
- Предварительный и окончательный нагрев деталей одинаковый по продолжительности, осуществляется при 400-500 С.
- Длительность нагрева зависит от габаритов и площади наружной поверхности изделия. В расплаве солей необходимо выдержать изделие 8-14 минут, в соленой воде – 15-30 минут. При закалке тонких предметов значительной длины данный показатель может изменяться.
- Охлаждение продукта из марки стали У8А в воде при 18-25 С. При понижении данного значения появляется риск возникновения трещин, при повышении – неравномерного распределения твердости по объему металла. Аналогичные последствия могут проявиться при наличии минеральных и органических остатков в среде закалки.
- Отсутствие процессов на воздухе.
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.
Аналоги
Аналогами стали У8А являются:
- чешский металл 19152;
- европейский СТ80;
- японский SKC3;
- американский W1-7;
- российские У10А, У10, У7А и У7.
- С235;
- AUS-8;
- СТ3КП;
- ХВ5;
- М390;
- 12Х18Н10Т.