Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная углеродистая У10А

Сталь инструментальная углеродистая марки У10А: описание, свойства и применение

Сталь У10А – это инструментальная углеродистая сталь, широко применяемая в различных отраслях промышленности благодаря своей высокой твердости, износостойкости и хорошей режущей способности после термической обработки. Эта сталь относится к группе сталей, предназначенных для изготовления инструментов, работающих в условиях, не связанных с сильным нагревом режущей кромки. Марка У10А отличается от других марок углеродистых инструментальных сталей содержанием углерода, что влияет на её свойства.

Расшифровка обозначения стали У10А:

• У – указывает на то, что сталь углеродистая инструментальная.
• 10 – указывает на содержание углерода в десятых долях процента, в данном случае, примерно 1,0%.
• А – указывает на то, что сталь высокого качества (гарантированный химический состав). Буква "А" означает повышенную чистоту металла по вредным примесям, таким как сера и фосфор.

 

Свойства стали У10А:

• Высокая твердость: После закалки и отпуска сталь приобретает высокую твердость, что позволяет изготавливать из нее инструменты для обработки различных материалов.
• Высокая износостойкость: Благодаря высокой твердости, инструменты из стали У10А обладают хорошей износостойкостью, что обеспечивает их длительный срок службы.
• Хорошая режущая способность: Закаленная сталь У10А обладает хорошей режущей способностью, позволяя эффективно обрабатывать различные материалы.
• Невысокая теплостойкость: Сталь У10А не предназначена для работы при высоких температурах, так как при нагреве она теряет свою твердость и режущую способность.
• Относительная хрупкость: В закаленном состоянии сталь У10А достаточно хрупкая, поэтому требуется отпуск для снижения хрупкости и повышения вязкости.
• Низкая свариваемость: Сварка стали У10А затруднена из-за высокого содержания углерода, что может привести к образованию трещин в сварном шве и околошовной зоне.

 

Химический состав стали У10А (ГОСТ 1435-99):

Элемент	Массовая доля, %
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 0.018
Фосфор (P)	до 0.028
Мышьяк (As)	до 0.08

 

Механические свойства стали У10А:

Механические свойства стали У10А зависят от режима термической обработки. Ниже приведены примерные значения для различных состояний:

• Без термической обработки (горячекатаный или кованый прокат):
  • Предел прочности на разрыв (σв): 640-740 МПа
  • Предел текучести (σт): 340-440 МПа
  • Относительное удлинение (δ5): 8-12%
  • Относительное сужение (ψ): 25-35%
  • Твердость по Бринеллю (HB): 197-229
• После закалки и отпуска:
  • Твердость по Роквеллу (HRC): Зависит от температуры отпуска. Обычно в диапазоне 59-64 HRC при отпуске на низкую температуру (150-200°C).

 

Влияние температуры отпуска на твердость:

Температура отпуска, °C	Твердость HRCэ
150	63-65
200	61-63
250	59-61
300	56-58

 

Физические свойства стали У10А:

• Плотность: 7820 кг/м³
• Модуль упругости: 200 ГПа
• Коэффициент линейного расширения (20-100°C): 11.7 x 10^-6 /°C
• Теплопроводность: 46 Вт/(м·°C)
• Удельная теплоемкость: 460 Дж/(кг·°C)
• Электрическое сопротивление: 0.19-0.21 Ом·мм²/м

 

Применение стали У10А:

Сталь У10А широко используется для изготовления инструментов, работающих в условиях, не связанных с сильным нагревом режущей кромки. К ним относятся:

• Ручной инструмент:
  • Напильники
  • Шаберы
  • Метчики
  • Плашки
  • Развертки
  • Клейма
  • Ножи для бумаги
  • Ножи для резки кожи
  • Ручные сверла (центровки)
  • Стамески, зубила (после соответствующего отпуска)
• Измерительный инструмент:
  • Калибры
  • Щупы
  • Концевые меры длины (КМД)
• Штампы (для холодной штамповки):
  • Вырубные штампы
  • Гибочные штампы
  • Чеканочные штампы (для мягких металлов)
• Деревообрабатывающий инструмент:
  • Ножи для фуганков
  • Стамески
  • Пилы (тонкие)
• Прочие изделия:
  • Пружины (небольшого сечения, работающие при низких температурах)
  • Иглы
  • Пластины

 

Виды металлопроката из стали У10А:

Сталь У10А поставляется в виде различных видов металлопроката, включая:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, оправок, и заготовок для инструментов.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, пружин, и деталей штампов.
• Лист: Используется для изготовления пластин, штампов и других плоских деталей.
• Проволока: Используется для изготовления пружин, электродов и других изделий.
• Квадрат: Используется для изготовления различных инструментов и деталей.
• Кованые заготовки: Используются для изготовления крупногабаритных деталей и инструментов.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь У10А и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 1435-99 (Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия): Определяет общие технические условия для изготовления и поставки прутков, полос и мотков из инструментальной нелегированной стали, включая сталь У10А. Содержит требования к химическому составу, механическим свойствам, качеству поверхности, размерам и допускам.
• ГОСТ 5950-2000 (Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия): Хоть и касается легированной стали, он может быть полезен для сравнения требований к качеству и термической обработке.
• ГОСТ 2590-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент): Определяет сортамент (размеры и формы) горячекатаного круглого проката из различных марок стали, включая У10А.
• ГОСТ 4405-75 (Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент): Определяет сортамент полос горячекатаных и кованых из инструментальной стали, включая У10А.
• ГОСТ 5210-73 (Поковки из инструментальной стали. Общие технические условия): Регламентирует изготовление поковок из инструментальных сталей, в том числе У10А.
• ГОСТ 1051-73 (Прокат калиброванный. Общие технические условия): Если прокат из У10А подвергается калибровке (холодной обработке для повышения точности размеров и качества поверхности), то применяются требования этого ГОСТа.
• ГОСТ 1050-2013 (Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия): Может быть полезен для понимания общих требований к металлопродукции из углеродистых сталей, хотя и ориентирован на конструкционные, а не инструментальные стали.

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали У10А:

Сталь У10А используется в различных операциях в цехах, связанных с обработкой металлов, дерева, кожи и других материалов. Вот некоторые примеры:

• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента: Сталь У10А широко используется для изготовления резцов, сверл, фрез, зенкеров, разверток и другого режущего инструмента. Эти инструменты применяются на токарных, фрезерных, сверлильных и других станках.
  • Изготовление штампов и пресс-форм: Из стали У10А изготавливают штампы для холодной штамповки, вырубные, гибочные и вытяжные штампы, используемые на прессах.
  • Изготовление измерительного инструмента: Из стали У10А изготавливают калибры, щупы, шаблоны и другие измерительные инструменты, необходимые для контроля размеров и формы деталей.
  • Термическая обработка: Инструменты и детали из стали У10А подвергаются закалке и отпуску для придания им необходимой твердости и износостойкости. В термических цехах используются печи для нагрева и охлаждения стали.
• Механический цех:
  • Токарная обработка: Инструменты из стали У10А (резцы) используются для обработки деталей на токарных станках.
  • Фрезерная обработка: Инструменты из стали У10А (фрезы) используются для обработки деталей на фрезерных станках.
  • Шлифовальная обработка: Инструменты из стали У10А (шлифовальные круги, правящий инструмент) используются для доводки и финишной обработки деталей на шлифовальных станках.
  • Слесарные работы: Напильники, шаберы, зубила, стамески из стали У10А используются для ручной обработки деталей.
• Деревообрабатывающий цех:
  • Строгание: Ножи для фуганков и рейсмусов из стали У10А используются для строгания досок и брусков.
  • Резьба по дереву: Стамески и резцы из стали У10А используются для художественной резьбы по дереву.
• Инструментальные участки на производстве:
  • Заточка инструмента: На инструментальных участках используются заточные станки, оснащенные абразивными кругами, для заточки режущего инструмента из стали У10А.

 

Дополнительные сведения:

• При выборе стали У10А для изготовления инструмента необходимо учитывать условия его работы. Если инструмент будет работать при повышенных температурах, то следует выбрать другую марку стали, обладающую большей теплостойкостью.
• Для повышения коррозионной стойкости инструмент из стали У10А можно подвергнуть защитному покрытию, например, хромированию или оксидированию.
• Хранение инструментов из стали У10А следует осуществлять в сухом месте, чтобы предотвратить коррозию.
• При термической обработке стали У10А необходимо строго соблюдать технологический режим, чтобы получить требуемые механические свойства.
• Сталь У10А не рекомендуется для изготовления сварных конструкций из-за ее плохой свариваемости.

 

В заключение, сталь У10А является надежным и проверенным материалом для изготовления широкого спектра инструментов, работающих в условиях, не связанных с высокими температурами. Ее высокая твердость и износостойкость обеспечивают длительный срок службы и высокую эффективность работы. Правильный выбор режима термической обработки и соблюдение технологических требований позволяют получить инструмент с оптимальными характеристиками.