Сталь У10А: расшифровка, характеристики и применение. Содержание углерода в стали у10


    Сталь У10А - характеристики, применение, расшифровка

    Среди множества видов сталей, одни могут применяться для сооружения металлических конструкций, другие для обработки металлов и других материалов. К этой группе относят инструментальные стали, среди них занимает свое место сталь У10А. 

    Химический состав

    ГОСТ 1435 - 99 нормирует процентное соотношение веществ входящих в состав стали марки У10А. Он приведен ниже.

    • C 0.95 - 1.09
    • Si 0.17 - 0.33
    • Mn 0.17 - 0.28
    • Ni до 0.25
    • S до 0.018
    • P до 0.025
    • Cr до 0.2
    • Cu до 0.25

    Подобные пропорции позволяют использовать эту марку стали для изготовления инструмента, который работает без повышения температуры на режущей кромке. К такому инструменту относят:

    • метчики;
    • инструмент для деревообработки;
    • штампы, матрицы и пр;
    • мерительный инструмент, например, калибры.

     

     

    Аналоги

    Эту марку стали можно заменить на У11, У12А и некоторыми другими. Сплав этого класса выпускают по всему миру, так в США производят - G51320, в Германии - C105W2, в КНР - T10A.

    ГОСТ

    Производители выпускают несколько вариантов поставки, в том числе:

    • фасонный прокат по гост 2590-2006, гост 2591-2006;
    • пруток и серебрянку по гост 1435-99, гост 14955-77;
    • поковки, ленту и многие другие.

    Расшифровка

    Маркировка У10А расшифровывается следующим образом:

    • У - углеродистая;
    • 10 содержание углерода в сплаве;
    • индекс А обозначает, что в этой стали пониженное содержание серы и фосфора и она относится к высококачественным сплавам.

    Сталь У10А, которую применяют для производства режущего инструмента, относят к сталям с небольшой прокаливаемостью и не отличающимися высокой теплостойкостью. Это позволяет их использовать для производства инструмента с небольшими габаритными размерами. В качестве примера можно рассмотреть технологию термической обработки метчиков.

     

    Термическая обработка метчиков

    Заготовки для метчиков помещают в соляную ванну. В ней и производят их нагрев под закалку. Это позволяет выполнить термическую обработку таким образом, что поверхностные слои получают дополнительную твёрдость, а сердцевина остаётся вязкой. Такой способ закалки позволяет уменьшить изменение резьбы и в то же время в целом стойкость метчика растёт. В результате увеличивается срок действия инструмента.

     

     

    После нагрева, заготовки метчиков, изготовленных из У10А, и имеющим диаметр до 8 мм охлаждают в масле. Заготовки для метчиков более 8 мм охлаждают в воде. Затем оба типа заготовок переносят в масляную ванну. Температура отпуска до 180 ºС, а время - составляет до 2 часов. Контроль твердости можно выполнить, используя тарированный напильник. Твердость, в зависимости от диаметра метчика составляет от 57 до 63 по HRC.

    Технолог, выбирая режущий инструмент, должен понимать, что инструмент, изготовленный из стали марки У10А и аналогов, теряет свои прочностные характеристики при температуре в зоне резания порядка 190 - 200 ºС.

    На самом деле, инструментальные стали можно разделить на три группы:

    • с низкой теплостойкостью, к ним относят материалы, в которых доля легирующих добавок не превышает 4%;
    • полутеплостойкие, в их состав входит не более 7% углерода и не более 18% хрома.
    • с высокой теплостойкостью. К ним относят высоколегированные стали иногда их называют быстрорезами.

    Всякий, кто когда-то занимался слесарным делом наверняка обращал внимание на их длительный срок работы. Все дело в том что для производства напильников, надфилей применяют марку У10А, которую относят к сплавам с повышенной твёрдостью. Между тем то, что хорошо для напильников не всегда может быть хорошо для ножей. Дело в том, что твердость - это не самое главное свойство ножей. Ножи, выполненные из стали У10А, и прошедшие соответствующую закалку способны длительное время держать заточку.

    Но между тем, этот материал обладает высокой хрупкостью и может расколоться в любую секунду. Поэтому для производства качественных сталей применяют композицию, состоящую их сталей У10А и 7ХНМ. Такая композиция позволяет получать качественные ножи, которые применяют туристы, охотники и другие экстремалы.

    Оцените статью:

    Рейтинг: 0/5 - 0 голосов

    prompriem.ru

    Режим технической обработка изделий из стали У10. Материаловедение

    8

    Режим термической обработки изделий из стали У10 .

    ВВЕДЕНИЕ .

    Метчик - инструмент для нарезания внутренней резьбы - цилиндрический валик с режущими кромками на конце . Различают ручные и машинные метчики .

    Плашка (круглая нарезная) - инструмент для нарезания (накатывания) наружной резьбы вручную или на станках . Нарезные плашки бывают круглые (лерки) , раздвижные (призматические) . Накатные плашки состоят из 2-х прямоугольных призм или роликов , рабочие части которых имеют профиль , противоположный профилю резьбы1 .

    В зависимости от области применения , метчики и плашки изготавливают из инструментальной углеродистой и быстрорежущей стали . Для изготовления ручных метчиков и плашек обычно применяют углеродистую (легированную) инструментальную сталь .

    Метчики и плашки ручные применяют для нарезания внутренней и внешней резьбы вручную , поэтому принимаем скорость резания незначительно малой . При малых скоростях резания не происходит перегрев режущего инструмента , что очень существенно при выборе марки стали .

    Требования , предъявляемые к материалам изделий : высокая твёрдость , износостойкость, прочность .

    Для изготовления вышеперечисленных изделий предлагается сталь У10 - инструментальная углеродистая высокопрочная нетеплостойкая небольшой прокаливаемости .

    Общие сведения об инструментальных сталях .

    Инструментальными называются углеродистые и легированные стали высокой твёрдости ( примерно 60-65 HRc ) в режущей кромке , значительно повышающей твёрдость обрабатываемого материла , а так же высокой прочностью при некоторой вязкости для предупреждения поломки инструмента в процессе работы и износостойкостью , необходимой для сохранения размеров и формы режущей кромки при резании . Именно благодаря этим свойствам , стали этого класса используются при изготовления различного инструмента . Чаще всего инструментальные - это заэвтектоидные или ледебуритные стали , со структурой после закалки и низкого отпуска - мартенсит и избыточные карбиды .

    Все инструментальные стали подразделяются на три группы :

    1. нетеплостойкие ( углеродистые и легированные с содержанием легирующих элементов до 3-4 % ) .

    2. полутеплостойкие до 400-500С , с содержанием углерода до 6-7 % , а хрома около 4-18 % .

    3. теплостойкие до 550-650С . Это в основном высоколегированные стали ледебуритного класса , содержащие Cr , W , V , Mo , Co . Их ещё называют быстрорежущими .

    Одной из важнейших характеристик инструментальных сталей является прокаливаемость . Из всех инструментальных сталей высокой прокаливаемостью обладают только высоколегированные теплостойкие и полутеплостойкие стали . Инструментальные стали , которые не обладают теплостойкостью , делят на две группы :

    1. стали небольшой прокаливаемости ( углеродистые ) .

    2. стали повышенной прокаливаемости ( легированные ) .

    Маркируются инструментальные углеродистые стали буквой “У” , следующая за буквой цифра обозначает среднее содержание углерода в десятых долях процента .

    Сталь У10 . Характеристики , структура , термообработка .

    Предложенная для изготовления метчиков и плашек сталь У10 относится к углеродистым сталям небольшой прокаливаемости , необладающим теплостойкостью . Углеродистые инструментальные стали этого класса имеют небольшую прокаливаемость вследствие неустойчивости переохлаждённого аустенита . Именно поэтому эти стали применяют для изготовления инструментов небольших размеров .

    Углеродистые стали можно использовать в качестве режущего инструмента , только тогда , когда процесс резанья происходит при малых скоростях . Это обусловлено тем , что их высокая твёрдость сильно снижается при нагреве выше температуры 190-200С .

    Углеродистые стали в исходном состоянии имеют структуру зернистого перлита, при этом твёрдость их не превышает 170-180 НВ . В этом состоянии углеродистые стали легко обрабатываются резанием . Температура закалки углеродистой стали должна быть чуть выше точки Ас1 - 760-780С , но ниже , чем Астдля того , чтобы в результате закалки получить мартенситную структуру и сохранить мелкозернистую нерастворённую структуру вторичного цементита2 .

    Нетеплостойкие стали высокой твёрдости :

    Марка ст.

    C

    Mn

    Si

    Cr

    Назначение

    У10,У10А

    0,96-1,03

    0,17-0,33

    0,17-0,33

     0,20

    Штампы высадочные и вытяжные ,

    У11А , У11

    1,06-1,13

    0,17-0,33

    0,17-0,33

     0,20

    напильники , метчики для резания

    У12А , У12

    1,16-1,23

    0,17-0,33

    0,17-0,33

     0,20

    мягких металлов

    У13А , У13

    1,26-1,4

    0,3-0,6

    0,15-0,35

    0,4-0,7

    Закалка и отпуск У10 .

    По данным Лахтина Ю. М. “Металловедение” , мелкий инструмент , такой , например , каким являются метчики и плашки , из стали У10 закаливают в воде или в водных растворах солей , а охлаждают в горячих средах , то есть применяется ступенчатая закалка .

    Отпуск проводят при 150-170С для сохранения высокой твёрдости ( 62-63 HRc).

    Общие сведения о ступенчатой закалке:

    При ступенчатой закалке изделие охлаждают в закалочной среде , температура которой выше , чем мартенситная точка данной стали . Охлаждение и выдержка в этой среде обеспечивают передачу температуры закалочной ванны во все точки сечения закаливаемого изделия . После этого следует окончательное медленное охлаждение . Именно во время этого охлаждения и происходит закалка - аустенит превращается в мартенсит .

    При термической обработке углеродистых инструментальных сталей (точка М=200-250) температуру ступеньки выбирают около 250С (для смесей азотнокислых солей ) , 120-150С - для щёлочи или смеси азотнокислых солей , и около 100С - для 50 % раствора NaOH в воде3 .

    По данным Гуляева А. П. “Термическая обработка стали” принимаем для стали У10 : ступенчатая закалка в соляной ванне с температурой 160-170С (KOH+NaOH) с добавкой воды около 3-5 % . Эти цифры соответствуют закалке деталей из углеродистой инструментальной стали диаметром 10-15 мм , которые вполне удовлетворяют требованиям , предъявляемым к назначенным деталям . В том случае , если деталь превышает допустимые значения ступенчатой закалки , вполне может быть применена закалка с “подстуживанием” ( закалка в воде с предварительным недолгим охлаждением на воздухе , Гуляев А. П. “Термическая обработка стали” . ) . Так как предельные размеры назначенных деталей не заданы , то расчёт проводим с тем условием , что они не выходят за пределы 10-15 мм , и основным способом закалки изделий остаётся первый .

    Значения закалки , нагрева и отпуска для изделий из стали У10 : (нагрев- 760-780С)

    Твёрд. в исх. сост.

    Закалка , С

    Охл. Среда

    Отпуск , С

    Получ. твёрд .

    170-180 НВ

    160-170

    KOH+NaOH+h3O(4%)

    150-170

    62-63 HRc

    Твёрдость изделия до и после закалки . Структуры стали .

    Величина

    До термообработ.

    После термообраб.

    Твёрдость

    170-180 НВ

    62-63 HRc

    Структура

    зернистый перлит

    мартенсит и карб .

    Общие сведения о процессах , происходящих при закалке стали У12.

    В исходном (отожженном) состоянии сталь У10 имеет структуру зернистого перлита ( Fe+Fe3C ). При нагреве получаем структуру аустенита и цементита первичного ( Fe+Fe3C ) . Происходит перестройка кристаллической решётки железа - кубическая объёмноцентрированная решётка переходит в гранецентрированную .

    - атом углерода . - атом железа .

    Рис.1 с

    с

    а

    а

    с/a  1

    О. Ц. К. (Fe) a=2,8 A (с/а=1) Г. Ц. К. (Fe) a=3,6 A О. Ц. К. тетрагональная

    При переохлаждении аустенита Г. Ц. К. решётка становится неустойчивой . Несмотря на то , что скорость диффузии при низких температурах мала , происходит

    обратное перестроение кристаллической решётки без выделения углерода (бездиффузионный процесс) . То есть процесс , показанный на рис. 1 идёт в обратном направлении : Г. Ц. К. О. Ц. К. ( большая степень тетрагональности ).

    При малых температурах скорость диффузии мала , следовательно превращение идёт очень быстро . Атом углерода не может выйти из кристаллической решётки и вытягивает её в объёмноцентрированную .

    Fe(C) Fe(C) ( Ау М)

    Так как процесс бездиффузионный , концентрация углерода в мартенсите будет такая же , как и в аустените .

    Процесс кинетикоматренситного превращения протекает не до конца. При фактическом окончании процесса ещё остаётся некоторое количество остаточного аустенита ( Аост.) . Остаточный аустенит снижает твёрдость стали4 .

    Рис. 2

    Аат Аост. На температуру начала и конца мартенситного превращения влияет состав стали , в частности содержание углерода.

    Мн 20С Мк

    T,C Рис. 3

    C увеличением концентрации углерода температура начала мартенситного превращения понижается , а температура конца мартенситного превращения при концентрации углерода более 0,4 % переходит в Мн область отрицательных температур .

    0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 %C

    Мк

    Бездиффузионное мартенситное превращение.

    Т,С Рис. 4 Vкр. =( А1 - tm )/m

    A1 - 727C

    m - температура у изгиба С-образной кривой tm - время

    Vкр. lg()

    Типичным в кинетикомартенситном превращении является следующее :

    1. превращение происходит в интервале температур Мн - Мк .

    2. превращение протекает путём образования всё новых и новых кристаллов мартенсита , а не роста ранее образовавшихся .

    Рис. 5

    Зерно аустенита :

    1. до нагрева ,

    2. после нагрева.

    1. А 2.) М + А

    Игла мартенсита сжимает зёрна аустенита .

    3.) превращение протекает при условии непрерывного снижения температур .

    1. превращение протекает не до конца . При фактическом завершении превращения ещё остаётся некоторое количество остаточного аустенита .

    Тетрагональность мартенсита объясняется наличием в кристаллической решётке углерода , она прямопропорциональна содержанию углерода .

    При выбранном режиме закалки ( нагрев до 760С с последующим ступенчатым охлаждением ( 160С ) в соляной ванне KOH+NaOH+h3O(3-5 %) ) получаем структуру мартенсит закалки + аустенит остаточный + карбиды (М+Аост.+Fe3C ) , твёрдость изделия - (56)5 - 62 HRc .

    * Прим.: при данном режиме закалки значительно увеличивается твёрдость и прочность изделия в результате изменения структуры материала ( стали У10 ) , хотя остаточный аустенит твёрдость снижает .

    Необходимо добавить так же , что при нагреве под закалку на 760С и выше в изделиях из стали У10 появляются трещины при закалке в воде . Ступенчатая закалка значительно уберегает изделия от появления трещин . Это связано с тем , что более медленное охлаждение при ступенчатой закалке значительно расширяет безопасный интервал температур нагрева под закалку6 .

    T, C

    840

    810

    780

    750

    HRc Рис. 6

    65 60 55 80 70 60 50 40 30 20

    Твёрдость , HRc Образцы с трещинами , %

    Ещё один плюс в пользу ступенчатой закалки в водном растворе солей - это то , что при закалке в масле изделие не будет иметь необходимую твёрдость , а лишь только закалка в масле может ещё заменить ступенчатую закалку без потерь на качестве изделий и потерь на браке ( образование трещин при закалке ) . Поэтому окончательно предлагается ступенчатая закалка в водном растворе солей с указанными выше параметрами .

    Общие сведения о процессах , происходящих при отпуске стали У12.

    В закалённой стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость , поэтому после закалки необходимо применить отпуск.

    Операция отпуска заключается в нагреве закалённой стали ниже точки Ас1 , выдержке её при заданной температуре с последующим охлаждением в воде или на воздухе . Целью отпуска является снятие внутренних напряжений после закалки и получение требуемых механических свойств .

    Отпуск делится на три вида :

    1. нагрев до 200С - низкий отпуск - применяется для снятия внутренних напряжений ( структура : мартенсит отпущенный ) .

    2. нагрев на 350- 500С - средний отпуск - повышает пластичность ( структура : мелкозернистая ферритно-цементитная смесь - троостит ) .

    3. нагрев 500С - высокий отпуск - возрастает удельная вязкость , следовательно падает прочность .

    После закалки имеем структуру М + Аост. . После отпуска получаем структуру с наибольшим удельным объёмом мартенсита и наименьшим удельным объёмом аустенита остаточного .

    Очевидно , что в результате изменения удельного объёма ведёт к удлинению образца . Нагрев способствует выделению углерода из исходной структуры в виде карбидной фазы Fe2C - -карбида , имеющего гексагональную кристаллическую решётку . Вследствие этого концентрация углерода в начальной структуре начинает уменьшаться , а степень тетрагональности стремиться к единице .

    -карбид - это гетерогенная смесь Fe и необособившихся частиц карбидов . Всё это вместе составляет когерентно связанную кристаллическую решётку .

    Для стали У12 выбираем отпуск с последующим охлаждением в воде - низкий отпуск. Низкий отпуск наряду с увеличением твёрдости , избавляет изделие от внутренних напряжений закалки , что необходимо в данном случае для повышения износостойкости изделия .

    При нагреве до 200С происходит первое превращение при отпуске - мартенсит закалочный превращается в мартенсит отпущенный .

    ВЫВОДЫ из проделанной работы .

    В результате назначенной термообработки - ступенчатая закалка при 170С в соляной ванне с последующим отпуском при 180С ( 230С для плашек ) и охлаждении изделия в воде - достигнуты следующие результаты :

    1. твёрдость после термообработки - 62-63 HRc.(59-61 HRc для плашек )

    2. увеличение прочности и износостойкости .

    3. структура из зернистого перлита трансформировалась в мартенсит отпущенный .

    Вывод : изделия из стали У10 , прошедшие термообработку , полностью соответствуют предъявляемым к ним требованиям ( высокая твёрдость , износостойкость , прочность ) .

    Возможная замена : сталь У9 так же относится к классу инструментальных сталей . Её состав и микроструктура схожи с составом и микроструктурой стали У10, при назначенной термообработке её твёрдость окажется равной 62 HRc , к тому же прочность и износостойкость увеличатся , образование трещин при закалке незначительно ( по сравнению со сталью У10 при предлагаемом режиме термообработки ) . Следовательно , при изготовлении метчиков и плашек для ручной резки возможна замена стали У10 на сталь У9 без потерь на качестве изделий .

    Название изделия

    Материал

    Режим закалки

    Режим отпуска

    Получ твёрдость

    Метчик

    У10

    нагр. до 760С с послед.

    180С , в воде

    62-63 HRc

    Плашка

    У10

    зак. в NaOH+KOH (160C)

    230C , в воде

    59-61 HRc

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .

    1. Геллер Ю. А. “Материаловедение”.

    2. Гуляев А. П. “Металловедение” .

    3. Гуляев А. П. “Термическая обработка стали” .

    4. Лахтин Ю. М. “Материаловедение” .

    1Данные : “Советский энциклопедический словарь” .

    2По данным Лахтина Ю. М. “Материаловедение” .

    3Гуляев А. П. “ Термическая обработка стали ”.

    4Материал подобран на основе лекций .

    5Поданным лабораторной работы №7.

    6Гуляев А. П. “Термическая обработка стали” .

    studfiles.net

    Сталь У10 , описание свойств и режим закалки , термообработка

    Сталь У10 , описание свойств и режим закалки , термообработка

    Сталь У10 , описание свойств и режим закалки , термообработка

    Марка: У10 ( заменители: У11, У12, У12А ) Класс: Сталь инструментальная углеродистая Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1435-99 , ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток: ГОСТ 1435-99 , ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78. Шлифованный пруток и серебрянка:  ГОСТ 1435-99, ГОСТ 14955-77. Полоса:ГОСТ 103-2006, ГОСТ 4405-75 . Поковки и кованные заготовки: ГОСТ 1435-99, ГОСТ 4405-75 , ГОСТ 1133-71. Лента: ГОСТ 2283-79 , ГОСТ 21997-76 . Использование в промышленности: инструмент, работающий в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: метчики ручные, рашпили, надфили, пилы для обработки древесины, матрицы для холодной штамповки, гладкие калибры, топоры.

     

    Химический состав в % стали У10
    C 0,96 - 1,03 Диаграмма химического состава стали У10
    Si 0,17 - 0,33
    Mn 0,17 - 0,33
    Ni до 0,25
    S до 0,028
    P до 0,03
    Cr до 0,2
    Cu до 0,25
    Fe ~97

     

    Свойства и полезная информация:
    Удельный вес: 7810 кг/м3 Термообработка: Состояние поставки Твердость материала: HB 10 -1 = 197 МПа Температура критических точек: Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 800 , Ar1 = 700 , Mn = 210 Температура ковки, °С: начала 1180, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300 мм в яме. Обрабатываемость резанием: при HB 197, К υ тв. спл=1,1 и Кυ б.ст=1,0 Свариваемость материала: не применяется для сварных конструкций. Способ сварки КТС. Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

     

    Механические свойства проката стали У10 сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)
    Состояние поставки σв(МПа) δ5 (%)
    Лента холоднокатаная:     отожженая     нагартованная      нагартованная, класс прочности Н1     нагартованная, класс прочности Н3 Лента отожженая высшей категории качества  750 750-1200 750-900 1050-1200 700 10 - - - 13

     

    Твердость стали У10 после термообработки (ГОСТ 1435-99)
    Режимы термообработки HRCЭ (HB)
    Отжиг Закалка 770-800 °С, вода Сечение до 10-12 мм. Закалка 800 °С, масло или раслав 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 * Сечение до 60 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 ихотермы 280-360 °С. Отпуск 280-360 °С Поверхностная закалка с индукционный нагревом. Отпуск 160-200 °С До (207) Св. 68 57-61 44-50 59-63 44-52 59-63

    * Рекомендуется для пружин и деталей пружинного типа

     

    Твердость стали У10 в зависимости от температуры отпуска
    Температура отпуска, °С HRCЭ
    Закалка 760-780 °С, вода       
    160-200 200-300 300-400 400-500 63-65 57-63 49-57 40-49

     

    Механические свойства стали У10 в зависимости от температуры испытания
    Температура испытаний, °С σв(МПа) δ5 (%) ψ %
    Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженый. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с   
    700 800 900 1000 1100 1200 105 90 55 29 18 16 50 52 59 70 78 86 87 100 100 100 100 100

     

    Теплостойкость стали У10
    Температура, °С Время, ч HRCэ
    150-160 200-250 1 1 63 59

     

    Прокаливаемость стали У10
    Расстояние от торца, мм Примечание
    1,5 3 6 9 15 35 48 Закалка 860 °С
    62-67  46,5-54  38-42,5  35-40  31-35,5  22-27,5  22  Твердость для полос прокаливаемости, HRC
    Термообработка Критическая твердость, HRCэ Критический диаметр в воде Критический диаметр в масле
    Закалка Закалка 800 °С 61 43-66 15-20 20 4-6 -

     

    Физические свойства стали У10
    T (Град) E 10- 5 (МПа) a 10 6 (1/Град) l (Вт/(м·град)) r (кг/м3) C (Дж/(кг·град)) R 10 9 (Ом·м)
    20     40 7810   420
    100   11.5 44      
    200   11.9        
    300   12.5 41      
    400   13        
    500   13.4        
    600   13.9 38      
    700   14.3        
    800   13.9        
    900   15.4 34      
    1000   13.3        

     

    Расшифровка марки стали У10: буква У  говорит о том, что перед нами инструментальная качественная нелегированная сталь, в которой присутствует углерод в среднем 1%.

    Инструмент из стали У10 и его термообработка: отрезовки, гладилки и кельмы изготовляют сварными. Полотна изготовляют из сталей У7, У10 и подвергают термической обработке до приварки рукоятки. Учитывая значительную площадь и небольшую толщину полотен, лучше всего закалку их производить между полыми охлаждаемыми закалочными плитами или между сплошными закалочными плитами, смазанными маслом. Отпуск производят при температуре 300- 400° в течение 15-20 мин. Требуемая твёрдость Rc = 42-52.

    Фрезы из углеродистой стали У10 после нагрева под закалку в свинцовой или соляной ванне замачивают в воде и переносят в масло. Выдержка в воде должна быть наименьшая во избежание появления трещин в местах резких переходов и вдоль режущих кромок, например фрезу диаметром 25 мм охлаждают в воде 3-4 сек., а затем переносят в масло. Погружать в воду фрезы следует быстро, чтобы охлаждение было равномерным по всей длине. В случае отсутствия соляной или свинцовой печи фрезы можно нагревать в камерной печи с последующим замачиванием в воде только рабочей части и переносом в масло. При охлаждении в воде фрезу следует передвигать вверх и вниз для устранения резкой границы перехода от нагретой зоны к охлаждённой. Невыполнение этого может привести к возникновению трещин. Твёрдость Rc = 60-64.

    Краткие обозначения:
    σв - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа   ε - относительная осадка при появлении первой трещины, %
    σ0,05 - предел упругости, МПа   - 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 иσсж - 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
    - предел кратковременной прочности, МПа   R иρ - 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/см2   T - температура, при которой получены свойства, Град
    sT - 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 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
    HV - твердость по Виккерсу   pn иr - плотность кг/м3
    HRCэ - твердость по Роквеллу, шкала С   а - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С
    HRB - твердость по Роквеллу, шкала В   σtТ - предел длительной прочности, МПа
    HSD - твердость по Шору   G - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

    www.artwood.ru

    применение, химический состав. Сталь У10 и её характеристики

    Исходя из особенностей маркировки углеродистых сталей, сплав с наименованием У10 должен иметь в своём составе около 1% углерода (0,96-1,03%). Какое влияние на материал оказывает такое количество данного элемента? Инструментальная углеродистая сталь марки У10 отличается низкой теплостойкостью и относительно небольшой прокаливаемостью. Вследствие этого сплав не используется при сварных работах, равно как и при отливке элементов крупных размеров. Чаще всего из этого металла делаются фрезы, которые работают на небольших скоростях. Связано это с заметным падением показателей твердости сплава марки У10 при t>190–200оС.Инструментальная углеродистая сталь У10

    Химический состав

    По своему химсоставу сплав У10 относительно схож со своими заменителями – марками У11 и У12:

    • Fe – около 97%
    • C – 0,96-1,03%
    • Si – 0,17-0,33%
    • Mn – 0,17-0,33%
    • Cu – не больше 0,25%
    • Ni – не больше 0,25%
    • P – не больше 0,03%
    • S – не больше 0,028%
    • Cr – не больше 0,2%

    Характеристики стали У10

    При удельном весе в 7810 кг/м3 и твердости HB 10-1=197 МПа сталь У 10 комфортно обрабатывается резанием и ковкой:  К υ тв. спл=1,1, Кυ б.ст=1,0 и t=1180-800оС. Материал не склонен к отпускной хрупкости и нефлокеночувствителен. Остальные физические и механические свойства углеродистого сплава У10 представлены в таблицах:Инструментальная углеродистая сталь У10Инструментальная углеродистая сталь У10

    Сталь У10: применение

    В цеха промышленных предприятий сталь У10 поставляется в виде сортового проката согласно утвержденным ГОСТам:

    • ГОСТ 21997-76 и ГОСТ 2283-79 – ленты
    • ГОСТы 7417-75, 8559-75, 8560-78 и 1435-99 – калиброванные прутки
    • ГОСТы 14955-77 и 1435-99 – шлифованные прутки и серебрянка
    • ГОСТы 1133-71, 4405-75 и 1435-99 – поковки
    • ГОСТ 4405-75 и 103-2006 – полосы

    Главная сфера применения сплава У10 – фрезы, пилы – инструмент, предназначенный для обработки древесины. Кроме того, углеродистая инструментальная сталь У10 позволяет делать качественную игольную проволоку, различные детали холодной штамповки, витые пружины и прочие пружинящие детали, метчики и плашки, простейшие калибры, а также рабочие детали ручного слесарного инструмента: напильники, шаберы и пр.

    Закалка стали У10

    Процесс закаливания данного сплава является ступенчатым. Сначала заготовка помещается в горячую среду, после чего охлаждается в воде или водном соляном растворе. Оптимальная для данного сплава твердость в 62-63 HRc достигается при отпуске при t= 160оС. Инструментальная сталь У 10 в готовых изделиях обычно отличается малой толщиной, но относительно большой площадью поверхностей, поэтому такие полосы или плиты прокаливаются полностью – на всем протяжении заготовки.

    fx-commodities.ru

    свойства, характеристики, химический состав. Сферы применения стали 10 и влияние обработки на ее состав.

    Сортамент сталей, выпускаемый в мире и в России, достаточно обширен, что заставляет производителей осуществлять их маркировку, т.е. идентифицировать свойства, позволяющие использовать марку с определенными физико-химическими характеристиками в последующих производственных процессах. Сталь 10 относится к конструкционным углеродистым качественным сталям, применяемым для деталей механизмов и конструкций. Содержание углерода – наиболее важная составляющая сталей, влияющая на их твердость и прочность. Цифра 10 означает среднее значение содержания С в металле в сотых долях процента. Термин «качественная» – означает чистоту и великолепные механические свойства в силу уменьшения содержания в них серы, фосфора, неметаллических примесей и т.д.

    Свойства стали 10 и применение

    Конструкционная углеродистая сталь 10Качественные стали по своим характеристикам должны превосходить обыкновенные, поскольку этого требует их применение. ГОСТ 1050-88 относит сталь 10 к низкоуглеродистым сталям с содержанием углерода 0,07-0,14%. В ней присутствуют легирующие элементы, однако это обычные, недорогие и незначительные в процентном отношении присадки: кремний, медь, мышьяк, хром, марганец, медь и т.д.

    Так же, как и ее низкоуглеродистые аналоги (Ст 0,5, 08), марка 10 обладает высокой пластичностью, что позволяет использовать ее для производства штампованных деталей, металлоизделий с помощью высадки или волочения. Когда ее нагревают до 1280-1300оС, она пригодна для листового проката, труб, проволоки, при более низких температурах приобретает повышенную прочность и обрабатываемость.

    Другие марки, имеющие цифру 10 в названии, также относятся к качественным углеродистым сталям, но обладают некоторыми свойствами, отличными от стали 10. Марки Ст, включая Ст10, обладают хорошей свариваемостью и коррозийной устойчивостью, находят применение в нефтяной и химической промышленности. Сталь У10 относится к инструментальным маркам с низкой теплостойкостью. Поэтому ее можно применять для производства инструментов, которые будут использоваться при небольших скоростях резания. При 190–200°С твердость ее значительно падает. Марка В10 представлена металлом с гарантированными механическими и физическими свойствами и чаще всего применяется для сварных конструкций.

    Технологические характеристики стали 10

    Конструкционная углеродистая сталь 10Технологические характеристики стали 10 позволяют использовать ее достаточно широко. К наиболее важным следует отнести:

    • свариваемость без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки
    • возможность обработки резанием
    • нечувствительность к поражению флокенами
    • высокий предел выносливости
    • прокаливаемость и др.

    В целом, сталь 10 пригодна для штамповки, поковки, изготовления котлов высокого давления, трубопроводов, сортового проката, шлифованного прутка, винтов, электронагревателей, холоднодеформированных труб, коррозийностойких листов, бердной проволоки и других продуктов для длительного использования при температурах от -40 до +450°С.

    fx-commodities.ru

    Марочник сталей характеристики, свойства сталей и сплавов

    Цена

    Инструментальная углеродистая сталь У10 используется для изготовления инструмента, работающего без разогрева режущей кромки – матрицы холодной штамповки, топоры, гладкие калибры, пилы по дереву, надфили, рашпили, ручные метчики.

    Марка металлопроката

    Заменитель

    У10

    У11

    У12

    Марка

    Классификация

    Вид поставки

    ГОСТ

    Зарубежные аналоги

    У10

    Сталь инструментальная углеродистая

    Прутки, полосы и мотки

    1435–99

    есть

    Лента холоднокатаная

    2283–79

    Прокат сортовой

    5210–95

    Термообработка

    Режим

    Состояние поставки

    Ковка

    Вид полуфабриката

    t, 0С

    Охлаждение

    Размер

    Условия

    Слиток

    1150–800

    до 100

    На воздухе в штабелях

    101–150

    В ящиках

    151–700

    Неполный отжиг

    Переохлаждение

    Заготовка

    1180–800

    до 100

    На воздухе

    101–300

    В яме

    Сварка

    Свариваемость

    для сварных конструкций не применяется

    Флокеночувствительность

    Не чувствительна.

    Резка

    Исходные данные

    Обрабатываемость резанием Ku

    Состояние

    HB, МПа

    sB, МПа

    твердый сплав

    быстрорежущая сталь

    отожженное

    197

    550

    1,1

    1,0

    Склонность к отпускной хрупкости

    Не склонна.

    Массовая доля элементов не более, %:

    Кремний

    Марганец

    Медь

    Никель

    Сера

    Углерод

    Фосфор

    Хром

    0,17–0,33

    0,17–0,33

    0,25

    0,25

    0,028

    0,95–1,09

    0,03

    0,2

    Сортамент

    ГОСТ

    Размеры – толщина, диаметр

    Режим термообработки

    t

    KCU

    y

    d5

    мм

    кДж/м2

    %

    %

    МПа

    МПа

    Лента холоднокатан.

    2283–79

    до 4

    Состояние поставки

     

     

     

    10

     

    750

    Твердость, Мпа

    Сортамент

    ГОСТ

    HB 10-1

    Прокат после отжига

    1435–99

    197

    Температура критических точек, 0С

    Критические точки

    Ac1

    Ac3

    Ar1

    Mn

    Температура

    730

    800

    700

    210

    Шлифуемость

    Хорошая.

    Теплостойкость

    t

    HRCэ

    Время

    ч

    150–160

    62

    1

    200–250

    58

    1

    Закалка – критический диаметр, мм

    На воздухе

    В воде

    В селитре

    В масле

    не закаливается

    15–20

    4–6

    4–6

    t

    r

    R 109

    E 10-5

    l

    a 106

    C

    кг/м3

    Ом·м

    МПа

    Вт/(м·град)

    1/Град

    Дж/ (кг·град)

    20

    7810

    420

     

    40

     

     

    100

     

     

     

    44

    11.5

     

    200

     

     

     

     

    11.9

     

    300

     

     

     

    41

    12.5

     

    400

     

     

     

     

    13

     

    500

     

     

     

     

    13.4

     

    600

     

     

     

    38

    13.9

     

    700

     

     

     

     

    14.3

     

    800

     

     

     

     

    13.9

     

    900

     

     

     

    34

    15.4

     

    1000

     

     

     

     

    13.3

     

    Австрия

    Англия

    Болгария

    Венгрия

    Германия

    Евросоюз

    Испания

    Италия

    ONORM

    BS

    BDS

    MSZ

    DIN, WNr

    EN

    UNE

    UNI

     

    Китай

    Польша

    Румыния

    США

    Франция

    Чехия

    Швеция

    Юж. Корея

    Япония

    GB

    PN

    STAS

    -

    AFNOR

    CSN

    SS

    KS

    JIS

    Сталь марки У10 используют для изготовления инструмента, работающего без разогрева режущей кромки.

    Механические свойства

    HRCэ

    HB

    KCU

    y

    d5

    sT

     

    МПа

    кДж / м2

    %

    %

    МПа

    МПа

    Твердость по Роквеллу

    Твердость по Бринеллю

    Ударная вязкость

    Относительное сужение

    Относительное удлинение при разрыве

    Предел текучести

    Предел кратковременной прочности

     

    Ku

    s0,2

    t-1

    s-1

    Коэффициент относительной обрабатываемости

    Условный предел текучести с 0,2% допуском при нагружении на значение пластической деформации

    Предел выносливости при кручении (симметричный цикл)

    Предел выносливости при сжатии-растяжении (симметричный цикл)

     

    N

    число циклов деформаций/ напряжений, выдержанных объектом под нагрузкой до появления усталостного разрушения/ трещины

    Свариваемость

     

    Без ограничений

    Ограниченная

    Трудно свариваемая

    Подогрев

    нет

    до 100–1200С

    200–3000С

    Термообработка

    нет

    есть

    отжиг

    Физические свойства

    R

    Ом·м

    Удельное сопротивление

    r

    кг/м3

    Плотность

    C

    Дж/(кг·град)

    Удельная теплоемкость

    l

    Вт/(м·град)

    Коэффициент теплопроводности

    a

    1/Град

    Коэффициент линейного расширения

    E

    МПа

    Модуль упругости

    t

    Температура

     

    Купить инструментальную углеродистую сталь У10 в Санкт-Петербурге Вы можете по телефону + 7 (812) 703-43-43. Специалисты компании «ЛенСпецСталь» оформят заказ, сориентируют по сортаменту, ценам, условиям доставки.

    www.lsst.ru