Сталь У10, У10А инструментальная углеродистая

Автор: | 04.12.2020
Содержание:

Расшифровка

  • Согласно ГОСТ 1435-99 буква У в обозначении марки стали означает, что сталь углеродистая.
  • Следующая за буквой У цифра 10 указывает среднюю массовую долю углерода в десятых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали У10 около 1%
  • Наличие буквы А в конце маркировки означает, что сталь высококачественная, т.е. с повышенными требованиями к химическому составу.




к содержанию ↑

Заменитель

стали У11, У12, У12А.

Иностранные аналоги [1]

Марка
стали
Стандарт
1645
(Великобритания)
GB-03
1880
(Швеция)
SS
19191
(Чехия/Словакия)
CSN
419191
ABN
(Италия)
I-09
C100KN
(Италия)
UNI 2955-82
part 2
C102
(Испания)
UNE 36 071
(75)
C 105W1
(Германия)
DIN 17350
C 105 E2U
(Франция)
AFNOR NF
NF
A 35-590 (92)
CT 105
(Евростандарт)
EN 96-97
F.515
(Испания)
N10
(Польша)
PN/H 85020
N10E
(Польша)
PN/H 85020
OSC-10
(Румыния)
STAS
1700
S101
(Венгрия)
MSZ 4354
S102
(Венгрия)
MSZ 4354
SK3
(Япония)
JIS G4401
(83)
T 72301
(США)
UNS
T10
(Китай)
GB 1298-86
T10A
(Китай)
GB 3530-83
GB 1289-86
к содержанию ↑

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1435-90, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 1435-90, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 1435-90, ГОСТ 14955-77.
  • Лента ГОСТ 2283-79, ГОСТ 21997-76.
  • Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.
  • Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1435-90, ГОСТ 4405-75, ГОСТ 1133-71.

Характеристики и применение





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.

к содержанию ↑

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

Марка стали Область применения
У10А Для сердечников
У10, У10А
  • 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.

к содержанию ↑

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

Феррит Карбиды Тип карбида
84-86 16-14 Fe3C

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.
Термическая обработка сталей У10А, У10

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

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
к содержанию ↑

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.



к содержанию ↑

Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]

Марка
стали
Режим
акалки
Твердость
после
закалки
HRC
Твердость
HRC после
отпуска при
температуре
в °С
температура
в °С
среда
охлаждения
200 300 400 500 600
У10 770-790 Через
воду
в масло
62-64 61-63 54-58 48-52
к содержанию ↑

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
к содержанию ↑

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

Растяжение Сжатие Кручение
sk, кгс/мм2 q, % sсж, кгс/мм2 q, % τк, кгс/мм2 q, %
45-55 125-135 45-55 180-190 45-55 115-125
  • sk — истинное сопротивление разрыву
  • sсж — истинное сопротивление сжатию
  • q, % — истиный сдвиг
  • τк — истинный предел прочности при кручении

ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.

к содержанию ↑

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)
к содержанию ↑

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

к содержанию ↑

Технологические свойства [9]

  • Температура ковки, °С: начала 1180, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе; сечения 101-300 — в яме.
  • Свариваемость — не применяется для сварных конструкций. Способ сварки — КТС.
  • Обрабатываемость резанием — Kv б.ст = 1,0 и Kv тв.спл = 1,1 при НВ 197 [10].
  • Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
  • Флокеночувствительность — не чувствительна.

Теплостойкость [9]

Температура, °С Время, ч Твердость HRCэ
150-160 1 63
200-220 1 59

Критический диаметр d

Термообработка Критическая твердость HRCэ d, мм, после закалки
в воде в масле
Закалка 61 10-20 4-6
Закалка с 760 °С 42-66 20

Физические свойства при 20 °C [12]

Термическая обработка Hc,
A/cм
μmax x 10-6,
Г/м
4πJs,
T
ρ,
Ом*мм2
γ,
г/см3
Отжиг 5-13* 88 1,95 7,81
Закалка от 850 °C 37 1,75 0,42
Закалка от 850 °C, отпуск при 200 °C 26 1,9 0,29
  • Hc — коэрцитивная сила;
  • μmax — максимальная магнитная проницаемость;
  • 4πJs — магнитное насыщение;
  • ρ — удельное сопротивление;
  • γ — плотность;
к содержанию ↑

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °C
20 100 200 300 400 500 600 700 800 900
У10, У10А 40 44 41 38 34

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали α*106, К-1 при температуре испытаний, °C
20-100 20-200 20-300 20-400 20-500 20-600 20-700 20-800 20-900 20-1000
У10, У10А 11,5 11,9 12,5 13,0 13,4 13,9 14,3 13,9 15,4 13,3

Библиографический список

  1. Шишков М.М. Марочник сталей и сплавов. 2000 г.
  2. Гуляев А.П. Металловедение. 1977 г.
  3. Позняк Л.А. Инструментальные стали: Справочник. 1977 г.
  4. Гуляев А.П. и др. Инструментальные стали: Справочник. 1975 г.
  5. Смольников Е.А. Как расчитать время нагрева при закалке. «Металловедение и термическая обработка металлов». 1970 г., №12, с.53-56
  6. Каменичный И.С. Практика термической обработки инструмента. 1952 г.
  7. Филинов С.А., Фиргер И. В. Справочник термиста. 1969 г.
  8. Прибылов Б.П. Механические свойства инструментальных сталей, 1958 г.
  9. Марочник сталей и сплавов (под ред. Сорокина В.Г.). 1989 г.
  10. Марочник стали и сплавов (под ред. Крянина и др.). 1977 г.
  11. Марочник сталей. — М.: ЦБТИ, 1961 г.
  12. Марочник стали для машиностроения. НИИМАШ. 1965 г.
к содержанию ↑

Узнать еще

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *