Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная углеродистая У10

Сталь инструментальная углеродистая марки У10: описание, свойства и применение

Инструментальная углеродистая сталь У10 – это высокоуглеродистая сталь, широко применяемая в машиностроении, металлообработке и других отраслях промышленности для изготовления инструментов, требующих высокой твердости, износостойкости и режущих свойств. Её популярность обусловлена относительно низкой стоимостью, хорошей обрабатываемостью в отожженном состоянии и способностью достигать высоких значений твердости после закалки. Однако, стоит учитывать, что сталь У10 обладает низкой прокаливаемостью, что ограничивает ее применение для инструментов больших сечений.

Основные свойства стали У10:

• Высокая твердость: После закалки и отпуска сталь У10 приобретает высокую твердость, обеспечивающую хорошие режущие свойства и износостойкость.
• Износостойкость: Благодаря высокому содержанию углерода, сталь У10 обладает хорошей износостойкостью, что позволяет использовать инструменты из этой стали для обработки абразивных материалов.
• Ограниченная прокаливаемость: Сталь У10 обладает низкой прокаливаемостью, что означает, что закалка на полную глубину возможна только для инструментов небольших сечений.
• Склонность к обезуглероживанию: При нагреве сталь У10 склонна к обезуглероживанию поверхностного слоя, что необходимо учитывать при термической обработке.
• Хорошая обрабатываемость в отожженном состоянии: В отожженном состоянии сталь У10 хорошо обрабатывается резанием, что облегчает изготовление инструментов сложной формы.
• Низкая свариваемость: Сварка стали У10 затруднена из-за высокого содержания углерода и склонности к образованию трещин в сварном шве.

 

Химический состав стали У10 (ГОСТ 1435-99):

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.95 - 1.09
Марганец (Mn)	0.15 - 0.35
Кремний (Si)	0.15 - 0.35
Хром (Cr)	До 0.20
Никель (Ni)	До 0.25
Медь (Cu)	До 0.25
Сера (S)	До 0.028
Фосфор (P)	До 0.030
Ванадий (V)	До 0.15

Расшифровка обозначения:

• У – указывает на то, что сталь является углеродистой инструментальной.
• 10 – указывает на содержание углерода в сотых долях процента (в данном случае, около 1.0%).

 

Механические свойства стали У10 (в зависимости от термической обработки):

Механические свойства стали У10 сильно зависят от режима термической обработки (закалки и отпуска). Приведем примерные значения для различных состояний:

• Отожженное состояние (ГОСТ 1435-99):
  • Предел прочности на разрыв (σ_в), МПа: Не нормируется.
  • Предел текучести (σ_т), МПа: Не нормируется.
  • Относительное удлинение (δ), %: Не нормируется.
  • Твердость по Бринеллю (HB): Не более 241.
• Закалка от 780-800°C + Отпуск при 180-200°C:
  • Твердость по HRC: 62-66

Важно отметить: Эти значения являются ориентировочными. Фактические механические свойства конкретной детали будут зависеть от ее размеров, формы, скорости охлаждения при закалке и температуры отпуска. Для точного определения необходимо проводить испытания образцов, прошедших аналогичную термическую обработку, что и готовая деталь.

 

Физические свойства стали У10:

Свойство	Значение
Плотность, кг/м³	7850
Модуль упругости (E), ГПа	205
Коэффициент линейного теплового расширения (α), 10<sup>-6</sup>/°C (20-100°C)	11.7
Теплопроводность (λ), Вт/(м·°C)	33.5
Удельная теплоемкость (c), Дж/(кг·°C)	462
Электрическое сопротивление (ρ), мкОм·м	0.21 (в отожженном состоянии)

Расшифровка обозначений:

• Плотность (ρ): Масса единицы объема материала.
• Модуль упругости (E): Характеризует способность материала сопротивляться деформации при растяжении или сжатии.
• Коэффициент линейного теплового расширения (α): Показывает, насколько изменяется размер материала при изменении температуры.
• Теплопроводность (λ): Характеризует способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость (c): Количество тепла, необходимое для нагрева единицы массы материала на один градус.
• Электрическое сопротивление (ρ): Характеризует способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

 

Области применения стали У10:

Сталь У10 широко используется для изготовления инструментов, где требуется высокая твердость и износостойкость, но не требуется высокая прокаливаемость. Основные области применения:

• Ручной инструмент:
  • Напильники
  • Метчики
  • Плашки
  • Развертки
  • Шаберы
  • Клейма
  • Ножи для рубанков и фуганков
  • Стамески
  • Зубила (для невысокой нагрузки)
• Инструмент для холодной обработки металлов:
  • Матрицы и пуансоны для небольших штампов
  • Калибры
• Деревообрабатывающий инструмент:
  • Пилы для дерева
  • Фрезы для обработки дерева
• Медицинский инструмент:
  • Скальпели
  • Ножи
• Прочее:
  • Пружины и рессоры небольших размеров, работающие при невысоких нагрузках
  • Иглы для швейных машин
  • Детали часов

 

Виды металлопроката из стали У10:

Сталь У10 поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используемый для изготовления осевых инструментов, таких как метчики, плашки, развертки.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, пружин, рессор, штампов.
• Лист: Применяется для изготовления плоских инструментов, таких как шаберы, ножи для рубанков.
• Проволока: Используется для изготовления пружин и других мелких деталей.
• Кованые заготовки: Используются для изготовления крупных инструментов сложной формы.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь У10 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 1435-99 "Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия": Этот ГОСТ является основным для стали У10 и определяет химический состав, механические свойства в отожженном состоянии, требования к качеству поверхности и методы испытаний.
• ГОСТ 5950-2000 "Прутки, полосы, мотки из инструментальной легированной и нелегированной стали для режущего инструмента. Общие технические условия": Этот ГОСТ распространяется на сталь У10, используемую для изготовления режущего инструмента, и устанавливает дополнительные требования к качеству поверхности и микроструктуре.
• ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент": Определяет сортамент круглого проката из стали У10.
• ГОСТ 4405-75 "Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент": Определяет сортамент полосового проката из стали У10.
• ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент": Определяет сортамент калиброванного круглого проката из стали У10.
• ГОСТ 1051-73 "Прокат калиброванный. Общие технические условия": Общие требования к калиброванному прокату, включая сталь У10.
• ГОСТ 2879-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент": Определяет сортамент шестигранного проката, который может изготавливаться из стали У10.
• ГОСТ 8560-78 "Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент": Определяет сортамент калиброванного шестигранного проката, который может изготавливаться из стали У10.
• Различные ГОСТы на конкретные виды инструмента, изготавливаемые из стали У10: Например, ГОСТы на напильники, метчики, плашки и другие инструменты. Эти ГОСТы могут содержать специфические требования к стали У10, используемой для их изготовления.

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали У10:

Сталь У10 широко используется в различных цехах для изготовления и обслуживания инструмента, а также для производства деталей, требующих высокой износостойкости.

• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента: Токарная обработка, фрезерная обработка, шлифовка, заточка напильников, метчиков, плашек, разверток, зубил, ножей.
  • Изготовление штампов и пресс-форм: Фрезерная обработка, электроэрозионная обработка (ЭЭО), шлифовка, доводка матриц и пуансонов.
  • Термическая обработка: Закалка, отпуск, для придания инструменту необходимой твердости и износостойкости.
• Ремонтно-механический цех:
  • Изготовление запасных частей для оборудования: Токарная обработка, фрезерная обработка, сверление, шлифовка деталей, требующих высокой износостойкости.
  • Ремонт и восстановление режущего инструмента: Заточка, переточка, шлифовка, восстановление геометрии режущих кромок.
• Деревообрабатывающий цех:
  • Изготовление режущего инструмента для деревообработки: Заточка пил, фрез, ножей для строгальных станков.
• Металлообрабатывающий цех:
  • Изготовление штампов и пресс-форм для холодной штамповки: Фрезерная обработка, шлифовка, доводка.
  • Изготовление калибров: Шлифовка, доводка.
• Термический цех:
  • Закалка и отпуск инструмента и деталей из стали У10: Контроль температуры, времени выдержки, скорости охлаждения для достижения требуемых механических свойств.

 

Важно отметить:

• При работе со сталью У10 необходимо соблюдать технику безопасности, особенно при термической обработке и шлифовке.
• Для достижения оптимальных результатов необходимо правильно выбирать режим термической обработки, учитывая размеры и форму детали.
• При проектировании инструмента из стали У10 необходимо учитывать ее ограниченную прокаливаемость и склонность к обезуглероживанию.

В заключение, сталь У10 – это надежный и проверенный временем материал для изготовления инструмента, требующего высокой твердости и износостойкости. Правильный выбор режима термической обработки и учет особенностей материала позволяют получить инструмент, отвечающий самым высоким требованиям.