Сталь у7 характеристики применение

Обновлено: 23.01.2025

Инструментальная сталь У10 (У10А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].

Сталь У10, У10А применяется при изготовлении инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:

• метчики ручные,
• рашпили,
• надфили,
• пилы для обработки древесины,
• матрицы для холодной штамповки,
• гладкие калибры,
• топоры,
• для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей, двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в т.ч. для часов и т.д.

Сталь У10 не применяется для изготовления инструмента подвергающихся сильным ударам.

Примерное назначение инструментальной нелегированной стали У10, У10А (ГОСТ 1435-99)

• Для игольной проволоки.
• Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих
  разогрева режущей кромки.
• Для обработки дерева: ручных поперечных и столярных пил, машинных
  столярных пил, спиральных сверл.
• Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и
  вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению.
• Для калибров простой формы и пониженных классов точности.
• Для накатных роликов, напильников, слесарных шаберов и др.
• Для напильников, шаберов.
• Для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т. д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий)

Согласно ГОСТ Р 51015-79 сталь У10А применяется для изготовления клинков ножей хозяйственного и специального назначения используемых в быту, промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако следует учитывать, что для ножей используемых в пищевой промышлености предпочтительно использовать коррозионноустойчивые стали.

Для высадки мягких металлов, выполняемых с небольшими давлениями, применяют сталь У10 для штампов диаметром до 30 мм сохраняющих при закалке мягкую сердцевину.

Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	C	Si	Mn	S	P
				не более
У10	0,95-1,09	0,17-0,33	0,17-0,33	0,028	0,030
У10А	0,95-1,09	0,17-0,33	0,17-0,28	0,018	0,025

Фазовый состав

Температура критических точек, °С [3]

Ac1	Acm	Ar1	Mн
730	800	700	210

Условия проведения предварительной термической обработки сталей У10А, У10 [4]

• Отжиг с непрерывным охлаждением и сфероидизацию рекомендуется производить в шахтных и камерных печах. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 2-3 ч.
• Изотермический отжиг целесообразен для печей непрерывного действия (конвейерных и толкательных). В этом случае время нагрева до заданной температуры рассчитывают в зависимости от толщины нагреваемого слоя заготовок по допустимому удельному времени нагрева 1,0 мин/мм. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 1-2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1-2 ч.
• Сфероидизация (маятниковый отжиг) применяют для получения структуры зернистого перлита. Продолжительность выдержки на каждой ступени 0,5-1,0 ч.
• Высокий отпуск следует применять: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2-3 ч * .
• Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для устранения цементитной сетки. Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Продолжительность выдержки при нагреве в печах 20-30 мин * , при нагреве в соляных ваннах — равняется расчетной выдержке для нагрева под закалку [5].
• Улучшение применяют для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь в отожженном состоянии имеет твердость ˂ НВ 183. Закалку и высокий отпуск при улучшении рекомендуется производить с нагревом в печах. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку 20-30 мин * , при высоком отпуске 2-4 ч * .

* После прогрева всей садки до заданной температуры.

• a) Отжиг с непрерывным охлаждением
• б) Изотермический отжиг
• в) Сфероидизация (маятниковый отжиг)
• г) Высокий отпуск
• д) Нормализация
• е) Улучшение

Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]

Температура отжига °C	Тведость после отжига HB (не более)	Температура закалки °C
760-780 °C	197	770-800 °C

Закалка [2]

Температура закалки заэвтектойдной стали У10А лежит в интервале между Ac₃ и Ac₁. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки около 800 °C.

В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией

Рекомендуемые температуры нагрева (в °С) стали У10А для поверхностной закалки (охлаждение водяным душем) [7]

Марка стали	Исходная структура	Предварительная термическая обработка	Температура нагрева в печи в °С	Скорость нагрева в град/сек
				30 — 60	100 — 200	400 — 500
				Продолжительность нагрева в сек
				2 — 4	1,0 — 1,5	0,5 — 0,8
				Температура нагрева т.в.ч. выше Ac1
У10А	Пластинчатый перлит или сорбит (+ цементит)	Нормализация или улучшение	760-780	780-820	800-860	820-900

Температура рекристаллизационного отжига стали [7]

Обработка давлением, после которой выполняется отжиг	Марка стали	Температура отжига в °С
Холодная протяжка (калибровка) прутков	У10	700

Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У10, У10А для улучшения обрабатываемости при резании [7]

Температура нагрева в °С	Охлаждение	Диаметр отпечатка по Бринелю в мм
760-780	С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе	≥4,3

ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.

Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]

Влияние обработки холодом на свойства стали У10 [7]

Температура закалки в °С	Температура обработки холодом в °С	Приращение твердости HRC	Изменение длины в %
780	0	1,5	—

Механические свойства проката сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)

Состояние поставки	σ0,2, МПа, не более	δ5, %, не менее
Лента холоднокатаная:
отожженная	750	10
нагартованная	750-1200	—
нагартованная, класс прочности Н1	750-900	—
нагартованная, класс прочности НЗ	1050-1200	—
Лента отожженная высшей категории качества	700	13

Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [8]

ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.

Твердость термически обработанной (после отжига или высокого отпуска)
металлопродукции из стали У10, У10А, кроме проката для сердечников, и твердость образцов после закалки (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	Твердость термически обработанной металлопродукции		Твердость образцов после закалки в воде
	НВ, не более	Диаметр отпечатка, мм, не менее	Температура закалки, °С	HRC, (HRC), не менее
У10, У10А	212	4,15	770-800	63 (62)

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [9]

tотп, °С	Твердость HRCэ
160-200	63-65
200-300	57-63
300-400	49-57
400-500	40-49

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 760-780 °С в воде.

Механические свойства в зависимости от температуры испытания [9]

tисп, °C	σв, МПа	δ5, %	ψ %
700	105	50	87
800	90	52	100
900	55	59	100
1000	29	70	100
1100	18	78	100
1200	16	86	100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный; скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с

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:

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

Специальными топорами выполняют определённый вид работ. Примеры:

1. Колун для раскалывания распиленных брёвен вдоль волокон. Голова массивная и почти не затачивается.
2. Мясницкий с коротким топорищем и широкой головой.
3. Топор лесоруба. Имеет самое длинное топорище, что увеличивает силу удара.
4. Пожарный. Цельнометаллический с шипом на обухе и термозащитными накладками на топорище.
5. Кровельный. Обух имеет форму молотка.
6. 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

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Сталь У10А-7ХНМ

Сталь У10А-7ХНМ и подобные ей относят к классу металлов с высокой твёрдостью. Их используют, как материал для изготовления разнообразных инструментов, к примеру, напильников. Ножи из такой стали имеют оригинальный внешний вид, прекрасно режут и очень долго держат заточку.

Характеристики

У10А – инструментальная, высокоуглеродистая, легированная сталь с высоким показателем твердости. Наверное, каждый замечал, что напильники, особенно, старые, практически не имеют сносу. Каждый второй напильник изготовлен как раз из У10А или же из её близких аналогов.

Но характеристики напильника не очень подходят для создания режущих инструментов, так как он имеет такое отрицательное свойство, как хрупкость. Да и помимо твёрдости нож должен обладать рядом других не менее важных качеств. Так что ножи из стали У10А не производятся.

7ХНМ представляет собой инструментальный легированный сплав, применяемый как раз для изготовления режущих приспособлений. Возникает простой вопрос: почему бы не делать ножи чисто из этой марки, учитывая, что она имеет минимальный набор качеств?

Ответ прост — сочетание сталей 7ХНМ и У10А позволяет получить сплав с особыми параметрами, из которого выйдут первоклассные ножи, имеющие все необходимые характеристики, даже больше.

У10А-7ХНМ получают методом многоразовой ковки двух различных марок при высокой температуре – 800-1200 градусов Цельсия. Во время этого процесса два пласта соединяются воедино, благодаря чему получается многослойный (от 150 слоёв) композитный металл с интересным узорчатым рисунком, чем-то напоминающий булат.

Нож, произведённый из У10А-7ХНМ, будет обладать следующими характеристики:

• прекрасные режущие показатели, которые придаёт лезвию как раз твёрдые пласты У10А, в сочетании с микропилой, характерной для композитных булатных сталей;
• гибкость и вязкость благодаря более мягким слоям из 7ХНМ в общем составе, клинки не боятся сильных ударов и выдерживают большое внешнее давление;
• идеальный показатель твердости – 57-59 HRC, что даёт возможность режущей кромке длительное время удерживать остроту, а в случае необходимости заточку можно провести и в полевых условиях;
• поверхность металла устойчива к выкрашиванию.

Два этих противоположных по своим свойствам материала прекрасно перекрывают недостатки друг друга и в несколько раз увеличивают достоинства.

Плюсы

Помимо достоинств, перечисленных в характеристиках, можно выделить следующие:

1. Применение в создании эксклюзивного оружия: состав позволяет экспериментировать с формой и создавать интересные, дизайнерские изделия, соответствующие высоким техническим стандартам.
2. Небольшая стоимость: конечные изделия из-за широко распространения материала имеют доступную для широких масс цену, в современном мире – несомненный плюс.
3. Маллотоксичность и экологичность стали.
4. Длительный срок службы при правильном и постоянном уходе.
5. Простота и неприхотливость в уходе: после использования необходимо просто удалить влагу с поверхности металла.
6. Привлекательный внешний вид: комбинация двух разных сталей позволяет получить интересный узор, как в булатах, изготовленных по старым технологиям.

Минусы

Недостатков У10А-7ХНМ не так уж им много, так как сочетание двух марок с разными положительными сторонами позволяет достичь высоких результатов, которые не доступны одной стали.

Основной минус этого металла – его неполная устойчивость к коррозиям. Процесс образования ржавчины происходит медленно: сначала образуются небольшие рыжие точки, которые затем перерастают в пятна и постепенно углубляются. Но предотвратить это несложно – достаточно после каждого длительного использования или перед хранением протирать поверхность металла сухой тряпкой.

Химический состав

Так как сталь У10А 7ХНМ состоит из двух разных сталей, имеющих в соединении различные элементы, то и их химический состав и его конечное влияние на свойства металла необходимо рассматривать отдельно.

Сталь	С	Si	Mn	Cr	V	S	Ni	Cu	Р
У10А	0.96-1.03	0.17-0.33	0.17-0.28	0.20	—			.20
7ХНМ	0.66-0.73	0.17-0.37	0.50-0.80	1.30-1.70	0.10-0.30

Химический состав этого уникального сплава представлен такими элементами:

Каждый элемент влечёт за собой положительное или же отрицательное качество и отвечает за определённую характеристику.

• углерод улучшает удержание режущей кромки, увеличивает вязкость, твердость износостойкость, но негативно сказывается на пластичности и в большом содержании ухудшает сопротивление ржавлению;
• кремний повышает прочность и, как марганец, используется в роли дегазатора;
• марганец увеличивает закаливаемость и вязкость, применяется во время плавки как элемент для удаления из металла кислорода, также он значительно увеличивает показатели твёрдости и одновременно хрупкости;
• хром положительно сказывается на твёрдости и твердости, значительно увеличивает коррозионную стойкость;
• ванадий улучшает прочность, устойчивость к износу и коррозиям, вязкость и плотность;
• сера – это, по сути, вредная примесь, негативно влияющая на стойкость к ржавчине, однородность поверхности, пластичность и т.д. Марганец несколько снижает её вредное воздействие на состав;
• никель добавляет коррозионную устойчивость, ударную вязкость, но уменьшает твердость;
• фосфор – это также вредная примесь, которая за счет растворения в фосфорите несколько повышает твердость, но ухудшает пластичность и увеличивает хрупкость.

Аналоги

Если сильно не вникать в определение, то У10А-7ХНМ можно считать дамасской сталью, по крайней мере, она имеет с ними довольно большое сходство. А значит и этот обширный подвид металлов можно считать её аналогами.

По своим свойствам большое сходство с У10А-7ХНМ имеет ZD-0803. Она также сочетает в себе высокие режущие показатели, устойчивость к большим нагрузкам, но требует за собой несложного, но ухода. Её закалка также находится в пределах 59-60 HRC.

Ещё один аналог, характеристик которого также чем-то напоминаю У10А-7ХНМ, это 40Х13-Х12Ф1.
Это высоколегированная марка стали повышенной твердости. Используется для режущего, мерительного инструмента, предметов домашнего обихода, предметов, предполагающих эксплуатацию на износ, например, пружин, подшипников и др.). Это популярная сталь, обладающая хорошей антикоррозионной устойчивостью.

Сталь У7(У7А)

Буква У в обозначении и следующая за ней цифра указывают среднее содержание углерода в стали в десятых долях процента.
Если в обозначении стали присутствует буква А, например У7А, то эта буква указывает, что сталь является высококачественной.

Применение У7

Сталь У7 применяется в инструменте работающем в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: зубила, долота, бородки, молотки,
лезвия ножниц для резки металла, топоры, колуны, стамески, плоскогубцы комбинированные, кувалды.

Свариваемость

Сталь У7 не применяется для сварных конструкциий

Характеристики

Плотность ρ при 20 °С — 7830 кг/см 3
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м при при 20 °С — 130

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
—	—	580	664	819	970	710	706	685	—

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

20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
46	46	—	41	—	—	33	—	—	29

Температура критических точек

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

Сталь	C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Cu
				не более
У7А	0,66-0,73	0,17-0,28	0,17-0,33	0,018	0,025	0,2	0,2	0,2
У7	0,66-0,73	0,17-0,28	0,17-0,33	0,028	0,03	0,2	0,25	0,25

Твердость стали после термообработки (ГОСТ 1435-90)

Термообработка	Твердость
Отжиг при 760 °С	До HRCэ 187
Закалка с 800-820 °С в воде	Св. HB 63

Механические свойства (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	0,1-4,0	900-1050	—
Н3	0,1-4,0	1050-1200	—
Лента холоднокатаная нагартованая высшей категории качества	0,1-4,0	650	(18)

Механические свойства в зависимости от температуры испытаний

tисп, °С	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	Твердость НВ
Отжиг или нормализация
100	690	16	30	200
200	660	13	22	200
300	—	18	20	200
400	620	22	26	180
500	460	27	34	155
600	330	33	45	135
700	205	38	60	110
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
700	105	64	90	—
800	94	65	100	—
900	63	60	100	—
1000	36	62	100	—
1100	22	65	100	—
1200	17	92	100	—
Отжиг
600	195	26	71	—
700	85*	45	88	—
800	52*	38	71	—
900	27*	59	92	—
1000	25*	58	98	—
1100	20*	65	99	—

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп., °С	σ0,2, МПа	σв, %	ψ, %	KCU, Дж/см 2
300	1370	1590	8	31
400	1180	1270	11	44
500	970	1090	13	73
600	830	980	17	93

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска

tотп., °С	Твердость HRCэ
160-200	60-63
200-300	54-60
300-400	43-54
400-500	35-43

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 в отожженном состоянии при НВ 187 и σ_в = 620 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.

Читайте также:

  
• Как делают стальной трос
  
• 1 5 мм сталь нагрузка
  
• Сталь 90хмф характеристики применение
  
• Заглушки плоские стальные межфланцевые
  
• Сталь 403 аналог российский