Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Сталь у10а-7хнм

Применение стали Ст. 10

Марка стали 10 весьма распространена по причине низкой стоимости и высоких эксплуатационных качеств. На производственные линии она поставляется в виде проката, листов, паковок и других разновидностей заготовок.

Сталь 10 в листах

К особенностям области применения отнесем следующие моменты:

  1. Изготавливаемые детали могут эксплуатироваться при температуре от -40 до 450 градусов Цельсия. К создаваемым заготовкам предъявляются высокие требования пластичности.
  2. Термическая обработка позволяет получить заготовки с высокой твердостью поверхностного слоя и низкой прочности сердцевины, которая характеризуется пластичностью. Подобные качества больше всего подходят для валов и других изделий, образованных телами вращения.
  3. Материал часто применяется при создании котлов высокого давления или трубопроводов, винтов или электрических нагревателей, листов с высокой коррозионной стойкостью.

Высокая степень обрабатываемости резанием определяет распространение материала в машиностроительной области, где часто применяются токарные и фрезеровальные станки. Термическая обработка зачастую проводится после проведения чистового точения. Это связано с тем, что используемые режущие инструменты изнашиваются медленнее, существенно упрощается процесс снятия требуемого слоя металла, повышается качество полученной поверхности.

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.

Нож из стали У10А-7ХНМ.

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.

Лезвие ножа покрыто коррозией.

Стандарты

НазваниеКодСтандарты
Листы и полосыВ23ГОСТ 103-2006
Сортовой и фасонный прокатВ22ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006
Сортовой и фасонный прокатВ32ГОСТ 1435-99, ГОСТ 5210-95, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, TУ 14-1-505-73, TУ 14-11-245-88, TУ 14-1-1271-75
ЛентыВ34ГОСТ 2283-79, ГОСТ 10234-77, ГОСТ 21996-76, ГОСТ 21997-76, TУ 3-939-81, TУ 14-1-2993-80, TУ 14-1-3656-83, TУ 14-175-80-89, TУ 14-175-81-89, TУ 14-4-99-73
Листы и полосыВ33ГОСТ 4405-75, TУ 14-19-81-90, TУ 14-131-971-2001
Проволока стальная средне- и высокоуглеродистаяВ72ГОСТ 5468-88, ГОСТ 9389-75
Классификация, номенклатура и общие нормыВ20ОСТ 1 90005-91
Болванки. Заготовки. СлябыВ31TУ 14-1-3300-81
ЛентыВ24TУ 14-4-104-72

Механические характеристики

Сечение, ммsТ|s0,2, МПаσB, МПаd5, %d4d10y, %Твёрдость по Бринеллю, МПаHRCHV, МПа
Лента плющенная средней прочности 0,1-4,0 мм по ГОСТ 10234-77 в состоянии поставки (указано состояние поставки)
740-1270
≤780≥8
Лента холоднокатаная термообработанная (0,05-1,30 мм) для пружинящих деталей и пружин по ГОСТ 21996-76 и лента плющеная (0,15-2,00 мм) по ГОСТ 21997-76 (указана группа прочности ленты)
1270-1570375-485
1580-1860486-600
≥1860≥600
Лента холоднокатаная нагатованная (указан класс прочности)
0.1-4750-900
Закалка в масло с 780 °С + Отпуск при 400 °С (образцы гладкие диаметром 6,3 мм)
≥1230≥1420≥10≥37
Градация показателей свойств готовых термообработанных деталей по ОСТ 1 90005-91
44-48
Лента холоднокатаная нагатованная (указан класс прочности)
0.1-4900-1050
Закалка в масло с 780 °С + Отпуск при 400 °С (образцы гладкие диаметром 6,3 мм)
≥1270≥1450≥11≥36
Лента холоднокатаная нагатованная (указан класс прочности)
0.1-41050-1200
Закалка в масло с 780 °С + Отпуск при 400 °С (образцы гладкие диаметром 6,3 мм)
≥1300≥1470≥12≥35
Лента холоднокатаная 0,1-4,0 мм по ГОСТ 2283-79 в состоянии поставки
0.1-4740-1180
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с
≥105≥58≥91
Лента холоднокатаная 0,1-4,0 мм по ГОСТ 2283-79 в состоянии поставки
0.1-1.5≤640≥15
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с
≥91≥58≥100
Лента холоднокатаная 0,1-4,0 мм по ГОСТ 2283-79 в состоянии поставки
1.5-4≤740≥10
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с
≥55≥62≥100
Лента холоднокатаная 0,1-4,0 мм по ГОСТ 2283-79 в состоянии поставки
1.5-4≤640≥10
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с
≥33≥62≥100
≥21≥80≥100
≥15≥69≥100
Отжиг или нормализация
≤710≥17≥24≤195
≤640≥15≥15≤205
≤580≥17≥16≤205
≤540≥19≥23≤190
≤500≥23≥29≤170
≤370≥28≥39≤150
≤255≥33≥50≤120

Применение инструментальной углеродистой стали

  1. У7, У7А Для инструментов по дереву: топоров колунов, стамесок, долот; пневматических инструментов небольших размеров: зубил, обжимок, бойков; кузнечных штампов; игольной проволоки; слесарно-монтажных инструментов: молотков, кувалд, бородков, отвёрток, комбинированных плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек, рыболовных крючков и др.
  2. У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки и обработки дерева: фрез, зенковок, поковок, топоров, стамесок, долот, пил продольных и дисковых; накатных роликов, плит и стержней для пресс-форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов. Для слесарно-монтажных инструментов: обжимок для заклепок, кернеров, бородков, отвёрток, комбинированных плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек. Для калибров простой формы и пониженных классов точности; 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, бёрд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов и т. д.
  3. У10А, У12А Для сердечников.
  4. У10, У10А Для игольной проволоки.
  5. У10, У10А, У11, У11А Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; обработки дерева: пил ручных поперечных и столярных, пил машинных столярных, сверл спиральных; штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению; калибров простой формы и пониженных классов точности; накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и др. Для напильников, шаберов 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.
  6. У12, У12А Для метчиков ручных, напильников, шаберов слесарных; штампов для холодной штамповки, обрезных и вырубных небольших размеров и без резких переходов по сечению, холодновысадочных пуансонов и штемпелей мелких размеров, калибров простой формы и пониженных классов точности.
  7. У13, У13А Для инструментов с повышенной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки); напильников, бритвенных лезвий и ножей, острых хирургических инструментов, шаберов, гравировальных инструментов.

Химический состав

СтандартCSPMnCrSiNiFeCu
ГОСТ 1435-991.1-1.29≤0.018≤0.0250.17-0.28≤0.20.17-0.33≤0.25Остаток≤0.25

Fe — основа.
По ГОСТ 1435-99 массовая доля хрома, никеля и меди указана для 1 группы металлопродукции. Массовая доля серы в стали, полученной методом электрошлакового переплава, не должна превышать 0,013 %. В металлопродукции 2-й группы массовая доля Cr ≤ 0,12 %, Ni ≤ 0,12 %, Cu ≤0,20 % а их суммарная массовая доля ≤ 0,40 %. В металлопродукции 3-й группы массовая доля Cr ≤ 0,20-0,40 %, Ni ≤ 0,25 %, Cu ≤0,25 %. В металлопродукции 1-й и 3-й групп, изготовленной из стали, полученной скрап-процессом, допускаются повышенные по сравнению с указанными в таблице массовые доли никеля, меди и хрома на 0,05 % каждого элемента. В металле, предназначенном для изготовления холоднокатаной ленты, увеличение массовой доли никеля, меди и хрома не допускается.
По ТУ 14-1-505-73 по соглашению сторон для метизов специального назначения сталь должна поставляться с суженными пределами содержания элементов без обработки синтетическими шлаками и продувки аргоном.

Классификация по способу раскисления

При выплавке стали в ней остается некоторое количество кислорода в составе окислов железа. Для снижения количества кислорода и восстановления железа из окислов применяется реакция раскисления, при которой в расплавленный металл добавляют соединения, более активные по взаимодействию с кислородом, чем железо. Во время реакции высвободившийся кислород также реагирует с углеродом, в результате чего образуется углекислый газ, который выделяется в виде пузырьков.

В зависимости от количества раскислителей и продолжительности процесса можно выделить три вида итогового сплава:

  • Кипящая сталь. В результате минимального использования присадок и времени реакции увеличен выход готовой продукции, которая, при этом отличается низким качеством;
  • Спокойная сталь. Металл, в котором полностью прошли процессы раскисления. Отличается высоким качеством, но дорога в производстве в связи с высокой стоимостью реагентов и сниженным выходом продукта;
  • Полуспокойная сталь. Промежуточный вариант с оптимальным сочетанием качества и стоимости.

При изготовлении ассортимента марок стали из металла разной степени раскисления применяется специальная маркировка материалов, соответственно символами «сп», «кп» и «пс».

Твердость стали У10А

Состояние поставки, режим термообработкиHRCэ поверхностиНВ
Отжиг207
Закалка 770-800 С, водаСв. 63
Сечение до 10-12 мм. Закалка 800 С, масло или расплав солей при 190 С. Отпуск 160-200 С57-61
Сечение до 8 мм. Закалка 800 С, масло или расплав солей при 190 С. Отпуск 380-480 С. (рекомендуется для пружин и деталей пружинного типа)44-50
Сечение до 66 мм. Закалка 770 С, вода или 5-10 \%-ный раствор NaCl. Отпуск 170 С59-63
Пружины. Изотермическая закалка 800 С в расплаве солей с водой. Температура изотермы 280-360 С. Отпуск 280-360 С44-52
Поверхностная закалка с индукционным нагревом. Отпуск 160-200 С59-63
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 160-200 С
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 200-300 С
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 300-400 С
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 400-500 С

Термообработка

Инструменты из стали У7, правила их термообработки: сверла, для производства которых использовалась углеродистая сталь У10A, охлаждаются в воде при температуре 150-200С, после чего переносятся в масло. Сверла, диаметр которых достигает — 8 -10 мм, подлежат обязательному закаливанию в масле. Отпуск производится при температуре 150-180С в масляной ванной. Время процедуры – 1.5 – 2 часа. Рабочая часть сверл из углеродистой и легированной стали, достигаемых в диаметре до 10 мм, должна иметь твердость 59 – 63, если сверла имеют диаметр свыше 10 мм, твердость рабочей части составляет 61 – 64. Лапки конусов, расположенных в хвостовиках, подлежат закаливанию на твердость.

Оптимальный материал для производства несложных калибров для измерительных приборов – стали У10А, У12А. Лерки для нарезки резьбы изготавливаются из стали У10А или У12А. Также для их производства используют легированные стали 9ХС, ШХ15, ХВГ.

Плашки под закалку нагреваются в соляной ванне путем многочисленных погружений в специальный раствор. Некоторые специалисты рекомендуют выполнять нагрев в камерной печи. При этом выдержка во всех без исключения случаях минимальная. Если нагрев производится в камерной печи, тогда режущая часть в обязательном порядке должна быть присыпана чугунной стружкой, можно также использовать уголь с содой, эти материалы защищают от окисления и обезуглероживания. Если нагрев производится в соляной ванне, резьбу предварительно следует покрыть густой пеной или зеленым мылом.

Плашки из легированной стали охлаждаются в горячем масле при температуре 150 – 200С. Если их диаметр составляет 6 мм, то они проходят процесс охлаждения в масле, если – больше 6 мм, то процедуру производят в воде с последующим переносом в масло.

Мелкие плашки охлаждаются путем скатывания с противня, на котором их доводили до нужной температуры в каменной печи, или путем сбрасывания со специального приспособления во время нагрева в ванных. Их отпуск выполняется в масляной ванне или электропечи, допускается проведение процедуры и в печах лабораторного типа. Отпуск выполняется при следующей температуре:

Плашек, изготовленных из стали 9ХС, — от 200 до 240С;
— плашек, изготовленных из другой стали, — от 180до 220С.

Время выдержки при отпуске – 3 -4 часа. Твердость изделий проверяется при помощи специального устройства РВ. Предусмотренные параметры твердости – 58 – 62. В соответствии с действующими нормативными документами перемычки, противолежащие прорезям, должны иметь твердость не менее 45. При отпуске перемычки нагреваются в свинцовой ванне или путем использования сварочной точечной машины.

Механические свойства стали У10А

Общие свойства

Термообработка, состояние поставки
s B , МПа
d 5 , %

Прокат сечением 0,1-4,0 мм.

Лента холоднокатаная отожженная 750 10
Лента холоднокатаная нагартованная 750-1200
Лента холоднокатаная нагартованная, класс прочности Н1 750-900
Лента холоднокатаная нагартованная, класс прочности Н2 900-1050
Лента холоднокатаная нагартованная, класс прочности Н3 1050-1200
Лента отожженная высшей категории качества. 700 13

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

t испытания, °C s B , МПа d 5 , % y, %

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

700 105 50 87
800 90 52 100
900 55 59 100
1000 29 70 100
1100 18 78 100
1200 16 86 100

Технологические свойства

Температура ковки
Начала 1180, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм на воздухе, 101-300 мм — в яме.
Свариваемость
не применяется для сварных конструкций. Способ сварки — КТС.
Обрабатываемость резанием
при НВ 197 K u тв.спл. = 1.1, K u б.ст. = 1.0 .
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
не чувствительна
Шлифуемость
хорошая

Твердость

Состояние поставки, режим термообработки

HRC э поверхности

Отжиг
Закалка 770-800 С, вода.
Сечение до 10-12 мм. Закалка 800 С, масло или расплав солей при 190 С. Отпуск 160-200 С.
Сечение до 8 мм. Закалка 800 С, масло или расплав солей при 190 С. Отпуск 380-480 С. (рекомендуется для пружин и деталей пружинного типа)
Сечение до 66 мм. Закалка 770 С, вода или 5-10 \%-ный раствор NaCl. Отпуск 170 С.
Пружины. Изотермическая закалка 800 С в расплаве солей с водой. Температура изотермы 280-360 С. Отпуск 280-360 С.
Поверхностная закалка с индукционным нагревом. Отпуск 160-200 С.
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 160-200 С.
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 200-300 С.
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 300-400 С.
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 400-500 С.

Стандарты

НазваниеКодСтандарты
Листы и полосыВ23ГОСТ 103-2006
Сортовой и фасонный прокатВ22ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006
Сортовой и фасонный прокатВ32ГОСТ 1435-99, ГОСТ 5210-95, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, TУ 14-1-1910-76, TУ 14-1-2607-78, TУ 14-1-3390-82, TУ 14-1-505-73, TУ 14-1-924-74, TУ 14-130-263-94, TУ 14-11-245-88, ЧМТУ-1-424, TУ 14-1-1271-75
ЛентыВ34ГОСТ 2283-79, ГОСТ 15146-69, ГОСТ 21996-76, ГОСТ 21997-76, TУ 3-939-81, TУ 14-133-201-99, TУ 14-1-2993-80, TУ 14-4-303-87, TУ 14-4-99-73
Листы и полосыВ33ГОСТ 4405-75, TУ 14-131-971-2001
Проволока стальная средне- и высокоуглеродистаяВ72ГОСТ 5468-88, ГОСТ 9389-75
Классификация, номенклатура и общие нормыВ20ОСТ 1 90005-91
Болванки. Заготовки. СлябыВ31TУ 14-1-3300-81, TУ 14-19-1-85
ЛентыВ24TУ 14-4-107-72
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации