Сталь у7 закалка и отпуск
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
Сталь инструментальная У8
Расшифровка марки стали У8: буква У говорит о том, что перед нами инструментальная качественная нелегированная сталь, в которой присутствует углерод в среднем количестве 0,8%.
Инструмент из стали У8 и его термообработка: молотки слесарные изготовляют из сталей У7 и У8. Закалке подвергаются боёк и хвост. Нагрев лучше всего вести в соляной или свинцовой ванне. При нагреве молотка в камерной печи сначала закаливают боёк, а потом хвост, после чего попеременно охлаждают до полного потемнения средней части. Для окончательного охлаждения молоток переносят в масло. Отпускают при 260-340° в течение 30-40 мин. Твёрдость Rc = 49 -56. Проверяют твёрдость на приборе РВ.
Для изготовления пневматического инструмента применяют сталь У8 или У7. Закалке подвергают рабочую хвостовую часть. Следует избегать нагрева пневматического инструмента полностью, поэтому лучше всего производить нагрев в соляных или свинцовых ваннах. Рабочую часть закаливают в воде с переносом в масло, а хвостовую часть в масле. После этого инструмент отпускают в зависимости от требуемой твёрдости рабочей части, а именно: зубила, крейцмейсели, пробойники, чеканы и насечки отпускают при 240-270° с выдержкой 30 - 40 мин. Требуемая твёрдость Rc = 56-59.
Обжимки, поддержки, бойки и выколотки отпускают при 270-300° в течение 30-40 мин. Требуемая твёрдость Rc = 53-56. Определяют твёрдость тарированным напильником. Нередки случаи, когда пневматический инструмент в месте перехода с меньшего диаметра на больший во время работы ломается, причём структура излома на глубину 5-8 мм по окружности весьма мелкозернистая, а глубже крупнозернистая. Основной причиной поломок является недостаточная чистота поверхности в местах переходов (риски, царапины и пр.).
Долота станочные изготовляют из сталей У8, У9, 65Х. Место перехода от тонкой части долота к толстой, а также стенки отверстия в полом долоте должны быть закалены на небольшую твёрдость. При несоблюдении этого возможно отгибание долота или поломка его во время работы. Получение небольшой твёрдости переходной части достигается прерывистой закалкой в воде для сплошных долот из углеродистой стали или же полной закалкой с последующим отпуском в соляной ванне до серого цвета побежалости для всех других долот. Хвостовую часть не закаливают. Долота сплошные отпускают при температуре 260-280°, а полые при 320-360°; выдерживают 20-30 мин. Требуемая твёрдость для оплошных долот Rc = 56-58, а для полых Rc = 50-52.
Стамески и долота плотничьи и столярные изготовляют из этих же сталей. Нагрев под закалку производят в печах-ваннах на длину 60-80 мм. При нагреве в камерных печах инструмент замачивают на длину 60-80 мм. Хвостовую часть не закаливают. Отпускают при температуре 250-300° в течение 20-40 мин. Требуемая твёрдость Rc = 53-58.
Клейма изготовляют из вышеупомянутых сталей, закаливают с последующим отпуском при температуре 220-250°. Хвостовик отпускают путём нагрева в свинцовой ванне до серого цвета побежалости. Требуемая твёрдость рабочей части Rc =54-58.
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| s в | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
У7 (У7А) сталь для ножей, которые вам обязательно понравятся
Инструментальная сталь является самым твёрдым из всех видов сплавов. Она применяется для изготовления инструментов. К таким металлам относится нелегированная сталь У7. В ней нет дополнительных примесей или они находятся в очень маленьком количестве. Спрос на сталь У7 довольно высок, благодаря её твёрдости и износостойкости.
Расшифровка маркировки
Состав стали стараются кратко внести в её название. Для стали У7А наименование содержит следующие данные:
- первая буква «У» говорит, что перед нами высокопрочная и нелегированная сталь;
- следующая цифра «7» означает процентное содержание углерода в сплаве, в конкретном случае, оно составляет 0,7%;
- последняя буква «А» сообщает нам о высококачественном материале с содержанием вредных примесей, фосфора и серы в минимальном количестве, не более 0,025%.
Реже встречаются маркировки «АА» или «А-А», так обозначается наиболее чистый сплав с вредной долей примесей до 0,015%. Допустимое значение примесей в сплаве У7, без дополнительных маркировок составляет 0,035%. Некоторые разновидности инструментальных нелегированных сталей с повышенным содержанием марганца, могут дополнительно помечаться буквой «Г», и наименование будет выглядеть так – У8ГА.
Химический состав стали
Как уже было озвучено, наиболее твёрдыми из видов стали являются инструментальные марки. Понятно, что из неё делают инструмент, к примеру пассатижи или клещи. Но конечно из стали 7УА изготавливают не весь инструмент. Минимальное количество фосфора и серы помогает быть сплаву менее хрупким. В таблице можно рассмотреть химический состав сплава:
| C,% | Si,% | Mn,% | Ni,% | S,% | P,% | Cr,% | Cu,% |
| 0,66 — 0,73 | 0,17 — 0,33 | 0,17 — 0,33 | до 0,25 | до 0,028 | до 0,03 | до 0,2 | до 0,25 |
Сера негативно сказывается на характеристиках сплава в целом. Она делает его хрупким. А фосфор способствует укрупнению зернистости, что придаёт большую склонность к отломам, сколам и трещинам. Высокий спрос на сталь У7А поддерживается благодаря её высокой жаростойкости и жаропрочности.
Состав сплава У7А позволяет сохранить металлу его режущие свойства при некотором перегреве. Обычная же сталь в таких условиях превратилась бы в «пластилин» и при этом потеряла бы свою остроту.
Если получится удалить, почти совсем серу и фосфор, то производственный процесс получит экономию на отпуске стали. Его проводят для уменьшения зернистости сплава. Но к сожалению, полностью их удалить нет возможности, такую сталь можно встретить лишь в лаборатории и то в не больших количествах.
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 — Кv тв.спл = 1,2 и Кv б.ст = 1,1 в отожженном состоянии при НВ 187 и σв = 620 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Читайте также: