Технические характеристики легированной стали У8

Известно, что для изготовления ножей и клинков требуется металл с высокими показателями твердости и прочности, которые он приобретает после термической обработки. Характеристики стали У8 позволяют отнести ее к категории инструментальной, что и определяет область ее применения.

Состав сплава

Инструментальные стали характеризуются содержанием углерода 0,7% и выше. Расшифровка марки стали У8 производится в соответствии со стандартами:

• буква «У» указывает на принадлежность к углеродистым инструментальным сплавам;
• число рядом с буквой свидетельствует о содержании углерода – 0,8%;
• в маркировке У8А буква «А» указывает на более высокое качество металла, достигнутое путем снижения концентрации вредных примесей.

Химический состав, характеристики стали У8, применение регламентируются ГОСТом 1435. Сплав включает и другие добавки, которые не указываются в маркировке, например:

• марганец – 0,17-0,33% для У8 и 0,17-0,28% для У8А;
• кремний – 0,17-0,33%;
• никель и медь – по 0,25%;
• хром – 0,2%.

Не удается до конца исключить присутствие в сплавах вредных примесей – серы и фосфора, которые ухудшают эксплуатационные свойства металла.

Ближайшими отечественными заменителями стали являются марки У7 и У10. К зарубежным аналогам относятся:

• W1-7 – США;
• 1.1625 – Германия;
• SK5, SK6 – Япония;
• C90E2U, Y70 – Франция;
• BW1A, BW1B – Великобритания;
• C80KU – Италия;
• K980 – Австрия;
• T8 – Китай;
• N8 – Польша;
• 19152 – Чехия.

Область применения

Инструментальная сталь У8 и ее модификация У8А используются: в производстве инструментов для работы, не связанной с разогревом режущей кромки; инструментария, необходимого при обработке дерева, например, топоров, пил, стамесок;

• составных частей форм для литья под давлением;
• устройств для контроля соответствия размеров или конфигурации деталей заданным параметрам;
• производстве проката для изготовления пружинящих механизмов различной конфигурации и сложности;
• изготовления резьбонарезных инструментов;
• производства ножей, мечей, клинков;
• изготовления штампов методом холодного давления.

Металлообрабатывающие предприятия выпускают сталь У8А, согласно ГОСТу 1435-2013 в виде:

• горячего и холодного листового проката;
• лент, кругов и полос разного размера;
• калиброванного и шлифованного прутка;
• кованых заготовок.

Свойства сплава

Химический состав и дальнейшая термообработка определяют характеристики, применение стали У8. Она обладает качествами, которые необходимы для инструментальной стали:

• высокой твердостью и прочностью, которые увеличивают срок эксплуатации металла, а также длительность периода без заточки;
• достаточной теплостойкостью, позволяющей выдерживать длительный нагрев без изменения внутренней структуры и потери прочности;
• низкой восприимчивостью к взаимодействию с другим металлом при обработке;
• устойчивостью к возникновению внутренних микротрещин при вибрациях или ударных нагрузках;
• относительно высоким показателем вязкости, что очень важно при эксплуатации.

Физические и технические свойства стали У8:

• плотность – 7830 кг/м3;
• удельное электросопротивление – 140*109 Ом*м;
• предел относительного удлинения или сужения при нагрузке – 10/37%;
• показатель твердости – 41,5-49 HRC;
• предел текучести – 1230 МПа;
• модуль упругости при 20о С – 2,09*10-9 МПа;
• температура закалки – 280-800 градусов.

Согласно ГОСТу Р 51015-97, ножи делятся на две категории:

• бытовые ножи предназначены для резки мяса или применения в условиях туристических экспедициях;
• хозяйственные изделия используют на кухне при резке овощей, хлеба.

Характеристики стали У8А делают ее пригодной для изготовления бытовых ножей. Они устойчивы к механическим нагрузкам и способны сохранять высокую остроту режущей кромки в течение нескольких месяцев.

Термическая обработка

Свойства металла в значительной мере зависят от особенностей термообработки. Сталь крайне чувствительна к среде, в которой производится закаливание. Поэтому для разных видов изделий из стали У8 предусмотрены особые условия закалки. Например, для слесарных молотков:

• закалке подвергаются боек и хвост;
• нагрев производится в свинцовых или соляных ваннах;
• отпуск происходит при 260-340 градусах;
• временной интервал отпуска – 30—40 минут;
• окончательное охлаждение достигается в масле;
• требуемая твердость по шкале Роквелла – 49-56 НRС.

Необходимых характеристик стали У8 для изготовления станочных долот достигают прерывистой закалкой в месте перехода между тонкой и толстой частями инструмента. Время отпуска составляет 20-30 минут при температуре:

• для сплошных долот – 260-280 градусов;
• для полых долот – 320-360 градусов.

В кусачках и плоскогубцах закалке подвергается лишь их рабочая часть. Охлаждение ведется в масле или керосине при активном перемешивании. Условия для отпуска:

• температура – 220-300 градусов;
• время выдержки – 20-40 минут;
• ожидаемая твердость – 52-60 НRС.

Для стали У8А применимы следующие условия закалки:

• диапазон температур – 800-820 градусов;
• охлаждение – при температуре не ниже 18-25 градусов, иначе существует риск возникновения трещин;
• температура отпуска – 140-200 градусов;
• время отпуска – 2-3 мин.;
• температура отпуска для измерительных инструментов – 90-180 градусов.

Преимущества и недостатки

Главным достоинством марки стали У8 является высокая прочность, которую она приобретает после тепловой обработки. Поверхностная твердость обеспечивает остроту режущей кромки на протяжении долгого времени. Заточить клинок можно с помощью простых абразивных брусков. Из-за отсутствия легированных добавок сталь имеет низкую себестоимость. Среди дополнительных плюсов:

• хорошая шлифуемость поверхности;
• низкая чувствительность к образованию флокенов – дефектов во внутренней структуре стали;
• отсутствие склонности к отпускной хрупкости.

Наряду с плюсами, сталь У8 для ножей имеет и минусы. Материал имеет низкий показатель теплостойкости, из-за чего не рекомендуется к применению:

• в производстве сварных изделий;
• деталей, непрерывно подвергающихся нагрузке и нагреву.

В то же время сталь У8 соответствует современных требованиям к производству высокопрочных инструментов, востребованных разными отраслями промышленности.