Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная углеродистая У8Г

Сталь инструментальная углеродистая марки У8Г: описание, свойства и применение

Сталь У8Г – это инструментальная углеродистая сталь, широко используемая для изготовления инструментов, работающих в условиях, не требующих высокой красностойкости. Буква "У" в названии марки указывает на принадлежность к углеродистым сталям, цифра "8" обозначает среднее содержание углерода в десятых долях процента (в данном случае, около 0,8%), а буква "Г" указывает на наличие в составе марганца как легирующего элемента.

 

Общие свойства стали У8Г:

• Высокая твердость и износостойкость: Обеспечиваются высоким содержанием углерода и наличием марганца.
• Хорошая обрабатываемость резанием: Позволяет изготавливать инструменты сложной формы.
• Склонность к обезуглероживанию при нагреве: Требует соблюдения специальных мер при термообработке.
• Низкая красностойкость: Не рекомендуется использовать для инструментов, нагревающихся в процессе работы.
• Низкая прокаливаемость: Закаливается только в тонких сечениях.
• Хорошая свариваемость (ограниченная): Требует предварительного подогрева и последующей термообработки.

 

Химический состав стали У8Г (ГОСТ 1435-99):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.75 - 0.84
Марганец (Mn)	0.70 - 1.00
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
Мышьяк (As)	до 0.08

Расшифровка обозначений:

• У - Углеродистая сталь
• 8 - Содержание углерода в десятых долях процента (0.8%)
• Г - Наличие марганца в качестве легирующего элемента

 

Механические свойства стали У8Г:

Механические свойства стали У8Г зависят от режима термообработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний:

• Отжиг (сфероидизирующий отжиг):
  • Твердость HB: 179-229
• Закалка и отпуск (оптимальный режим для инструмента):
  • Предел прочности при растяжении (σ_в): 690-780 МПа (зависит от режима отпуска)
  • Предел текучести (σ_т): 490-590 МПа (зависит от режима отпуска)
  • Относительное удлинение (δ₅): 5-10% (зависит от режима отпуска)
  • Относительное сужение (ψ): 20-30% (зависит от режима отпуска)
  • Ударная вязкость (KCU): 20-40 Дж/см² (зависит от режима отпуска)
  • Твердость HRC: 59-64 (после закалки и низкого отпуска)

 

Физические свойства стали У8Г:

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости: 205 ГПа
• Коэффициент линейного теплового расширения (20-100°C): 11.7 x 10^-6 K^-1
• Теплопроводность: 46 Вт/(м·K)
• Удельная теплоемкость: 480 Дж/(кг·K)
• Электрическое сопротивление: 0.21-0.23 Ом·мм²/м

 

Сферы применения стали У8Г:

Сталь У8Г широко применяется для изготовления инструментов, не подвергающихся значительному нагреву в процессе работы. В основном, это ручной инструмент, работающий по дереву или мягким металлам. К основным областям применения относятся:

• Инструмент для обработки дерева:
  • Зубила
  • Стамески
  • Топоры
  • Пилы по дереву (мелкие)
  • Рубанки
  • Сверла по дереву
• Инструмент для обработки мягких металлов:
  • Клейма ручные (для нанесения маркировки)
  • Напильники (небольшие)
  • Развертки
  • Метчики
  • Плашки
• Измерительный инструмент:
  • Щупы
  • Шаблоны
• Другие изделия:
  • Пружины (малых размеров и неответственного назначения)
  • Штампы для холодной штамповки (небольшие и простые)
  • Ножи для гильотин (для резки тонких листов)

 

Виды металлопроката из стали У8Г:

Сталь У8Г поставляется в различных видах металлопроката:

• Круг: Наиболее распространенный вид проката, используется для изготовления режущего инструмента, штампов и других деталей.
• Квадрат: Применяется для изготовления зубил, стамесок и другого ручного инструмента.
• Полоса: Используется для изготовления ножей, пружин и других плоских деталей.
• Лист: Применяется для изготовления штампов, шаблонов и других деталей сложной формы.
• Проволока: Используется для изготовления пружин и других мелких деталей.

 

ГОСТы, ссылающиеся на сталь У8Г или металлопрокат из этой стали:

• ГОСТ 1435-99: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. (Определяет химический состав и общие технические требования)
• ГОСТ 5950-2000: Прутки, полосы из инструментальной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия. (Регламентирует требования к качеству поверхности, микроструктуре и другим параметрам)
• ГОСТ 2590-2006: Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для круглого проката)
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для полосового проката)
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для калиброванного круглого проката)
• ГОСТ 8559-75: Сталь квадратная калиброванная. Сортамент. (Определяет размеры и допустимые отклонения для калиброванного квадратного проката)
• ГОСТ 1051-73: Сталь калиброванная. Общие технические условия. (Регламентирует требования к качеству поверхности и точности размеров калиброванного проката)
• Другие ГОСТы, определяющие требования к конкретным видам инструментов, изготовленных из стали У8Г. Например, ГОСТ на зубила, стамески, метчики и т.д. (Эти стандарты будут указывать на необходимость использования стали У8Г или ее аналогов).

 

Операции в цехах с использованием материалов из стали У8Г:

В производственных цехах сталь У8Г проходит различные этапы обработки для получения готовых инструментов и деталей. К основным операциям относятся:

• Подготовка материала:
  • Резка: Разделение сортового проката на заготовки нужной длины (ленточнопильные станки, абразивная резка).
  • Ковка/Штамповка: Формирование заготовки, близкой к окончательной форме детали, для уменьшения отходов материала (молоты, прессы). Этот этап может не использоваться, если деталь изготавливается полностью механической обработкой.
• Механическая обработка:
  • Токарная обработка: Обработка наружных и внутренних поверхностей вращением заготовки (токарные станки). Используется для формирования цилиндрических, конических и фасонных поверхностей.
  • Фрезерная обработка: Обработка плоских и фасонных поверхностей вращающимся инструментом (фрезерные станки). Позволяет создавать сложные контуры и пазы.
  • Шлифовальная обработка: Финишная обработка поверхностей абразивными кругами (шлифовальные станки). Обеспечивает высокую точность размеров и шероховатость поверхности.
  • Сверление: Создание отверстий (сверлильные станки).
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбы на деталях (резьбонарезные станки, метчики и плашки).
  • Строгание/Долбление: Обработка плоских поверхностей возвратно-поступательным движением инструмента (строгальные и долбежные станки).
• Термическая обработка:
  • Отжиг: Снятие внутренних напряжений и улучшение обрабатываемости стали (печи отжига).
  • Закалка: Повышение твердости и износостойкости стали путем нагрева до высокой температуры и быстрого охлаждения (печи закалки, закалочные среды).
  • Отпуск: Снятие внутренних напряжений после закалки и придание стали необходимой пластичности и ударной вязкости (печи отпуска). Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемых свойств инструмента.
• Отделочные операции:
  • Заточка: Формирование режущей кромки инструмента (заточные станки).
  • Полировка: Улучшение внешнего вида и снижение шероховатости поверхности (полировальные станки).
  • Воронение (оксидирование): Создание защитной оксидной пленки на поверхности стали, повышающей коррозионную стойкость (ванны оксидирования).
  • Нанесение покрытий: Нанесение защитных или декоративных покрытий (например, хромирование, никелирование).
• Контроль качества:
  • Измерение твердости: Определение твердости стали (твердомеры).
  • Визуальный контроль: Проверка качества поверхности и размеров детали.
  • Ультразвуковой контроль: Выявление внутренних дефектов (ультразвуковые дефектоскопы).
  • Магнитопорошковый контроль: Выявление поверхностных и подповерхностных дефектов.

 

Выбор конкретных операций зависит от типа изготавливаемого инструмента или детали и требований к его качеству. Правильный выбор режимов обработки стали У8Г позволяет получить инструмент с оптимальными эксплуатационными характеристиками.