Главная  >  Справочник  >  Сталь инструментальная углеродистая У9

Сталь инструментальная углеродистая марки У9: описание, свойства и применение

Инструментальная углеродистая сталь марки У9 – это высококачественный материал, широко применяемый в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам и относительно невысокой стоимости. Эта сталь отличается высокой твердостью, хорошей износостойкостью и способностью сохранять режущие свойства после термической обработки. Она идеально подходит для изготовления инструментов, работающих при невысоких температурах и не подвергающихся сильным ударным нагрузкам.

 

Свойства стали У9:

• Высокая твердость: После закалки и отпуска сталь У9 приобретает значительную твердость, позволяющую ей эффективно резать и обрабатывать другие материалы.
• Хорошая износостойкость: Благодаря высокому содержанию углерода, сталь У9 демонстрирует хорошую стойкость к истиранию, что продлевает срок службы инструментов.
• Невысокая прокаливаемость: Эта особенность ограничивает применение стали У9 для изготовления массивных инструментов, так как закалка на всю глубину сечения может быть затруднена.
• Склонность к обезуглероживанию: При нагреве без защиты углерод может выгорать с поверхности, что ухудшает свойства стали.
• Ограниченная свариваемость: Сварка стали У9 затруднена и требует специальных технологий и материалов.

 

Химический состав стали У9 (ГОСТ 1435-99):

Элемент	Содержание (%)
Углерод (C)	0.85 - 0.95
Марганец (Mn)	0.15 - 0.35
Кремний (Si)	0.15 - 0.35
Сера (S)	≤ 0.028
Фосфор (P)	≤ 0.030
Хром (Cr)	≤ 0.20
Никель (Ni)	≤ 0.25
Медь (Cu)	≤ 0.25
Ванадий (V)	≤ 0.05
Мышьяк (As)	≤ 0.08

Расшифровка обозначения:

• У - указывает на то, что сталь является углеродистой инструментальной.
• 9 - указывает на среднее содержание углерода в стали в десятых долях процента, т.е. примерно 0,9% углерода.

 

Механические свойства стали У9:

Механические свойства стали У9 зависят от режима термической обработки. Ниже приведены типичные значения для различных состояний:

Свойство	Значение	Состояние поставки
Предел прочности при растяжении (σ<sub>в</sub>), МПа	600 - 700	Отожженное
Предел текучести (σ<sub>т</sub>), МПа	300 - 400	Отожженное
Относительное удлинение (δ), %	15 - 20	Отожженное
Твердость по Бринеллю (HB)	197 - 229	Отожженное
Твердость после закалки и отпуска (HRC)	61 - 65	Закаленное и отпущенное

Важно: Механические свойства могут варьироваться в зависимости от конкретной партии стали, размеров заготовки и режимов термообработки.

 

Физические свойства стали У9:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность (ρ)	7850	кг/м³
Модуль упругости (E)	200 - 210	ГПа
Коэффициент линейного теплового расширения (α)	11.7 x 10<sup>-6</sup>	1/°C (при 20-100°C)
Теплопроводность (λ)	35	Вт/(м·°C)
Удельная теплоемкость (c)	460	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление (ρ)	0.23 - 0.26	Ом·мм²/м

 

Области применения стали У9:

Сталь У9 нашла широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления инструментов, работающих в условиях умеренных температур и небольших ударных нагрузок. Вот некоторые из основных областей применения:

• Ручные инструменты:
  • Напильники
  • Шаберы
  • Зубила
  • Стамески
  • Развертки
  • Плашки
  • Метчики
  • Клейма
  • Ножи для бумаги и картона
  • Лезвия бритв (требуется специальная обработка)
• Деревообрабатывающий инструмент:
  • Пилы по дереву
  • Сверла по дереву
  • Фрезы по дереву
• Измерительный инструмент:
  • Щупы
  • Калибры
• Штампы:
  • Небольшие штампы для холодной штамповки
  • Штампы для чеканки
• Другое:
  • Пружины (небольшого размера и не подвергающиеся высоким нагрузкам)
  • Детали, требующие высокой твердости и износостойкости (например, в текстильной промышленности)

 

Виды металлопроката из стали У9:

Сталь У9 поставляется в различных видах металлопроката, включая:

• Круг: Стальные круги различного диаметра.
• Полоса: Стальные полосы различной толщины и ширины.
• Лист: Стальные листы различной толщины.
• Квадрат: Стальные квадраты различного размера.
• Проволока: Стальная проволока различного диаметра.

Выбор конкретного вида металлопроката зависит от назначения и способа изготовления детали.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь У9 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 1435-99: Сталь инструментальная нелегированная. Общие технические условия. (Определяет химический состав, механические свойства и другие требования к стали У9).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент стальных кругов, в том числе из стали У9).
• ГОСТ 4405-75: Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент. (Определяет сортамент стальных полос, в том числе из стали У9).
• ГОСТ 5950-2000: Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. (Определяет общие требования к пруткам, полосам и моткам из инструментальной нелегированной стали, включая сталь У9).
• ГОСТ 7417-75: Сталь калиброванная круглая. Сортамент. (Определяет сортамент калиброванных стальных кругов, в том числе из стали У9).
• ГОСТ 8559-75: Сталь калиброванная квадратная. Сортамент. (Определяет сортамент калиброванных стальных квадратов, в том числе из стали У9).

 

Операции в цехах, производящихся с использованием материалов из стали У9:

Сталь У9 используется в различных операциях в цехах, где требуется высокая твердость и износостойкость инструмента. Вот некоторые примеры:

• Инструментальный цех:
  • Изготовление режущего инструмента: Токарные, фрезерные, шлифовальные и доводочные операции при изготовлении резцов, фрез, сверл, метчиков, плашек и другого режущего инструмента. Закалка и отпуск для достижения необходимой твердости.
  • Изготовление штампов и пресс-форм: Обработка стали У9 для создания штампов для холодной штамповки, чеканки и других операций.
  • Изготовление измерительного инструмента: Изготовление щупов, калибров и другого измерительного инструмента с высокой точностью и износостойкостью.
• Деревообрабатывающий цех:
  • Изготовление пил и ножей для деревообработки: Резка, заточка и правка пил по дереву, ножей для строгальных станков и других инструментов.
• Металлообрабатывающий цех:
  • Ручная обработка металла: Использование напильников, шаберов, зубил и другого ручного инструмента для обработки деталей.
• Термический цех:
  • Закалка и отпуск инструментов: Проведение термической обработки (закалки и отпуска) для инструментов из стали У9 для достижения оптимальных механических свойств (твердости, износостойкости).
• Ремонтный цех:
  • Восстановление режущего инструмента: Заточка, правка и восстановление режущих кромок инструментов из стали У9.

 

Технологические особенности обработки стали У9:

• Термообработка: Сталь У9 хорошо поддается термической обработке. Для достижения максимальной твердости и износостойкости применяют закалку от температур 780-800°C с последующим отпуском при 150-200°C. Важно контролировать скорость нагрева и охлаждения, чтобы избежать трещин.
• Механическая обработка: В отожженном состоянии сталь У9 хорошо поддается механической обработке. Однако после закалки она становится очень твердой и требует применения твердосплавного инструмента.
• Шлифование: Шлифование закаленной стали У9 требует использования абразивных кругов из электрокорунда или карбида кремния. Важно избегать перегрева, который может привести к отпуску и снижению твердости.
• Ковка: Ковку стали У9 рекомендуется проводить в температурном диапазоне 1150-800°C. Следует избегать резких перепадов температуры.
• Сварка: Сварка стали У9 не рекомендуется, так как она склонна к образованию трещин в зоне сварки. Если сварка необходима, то ее следует проводить с предварительным подогревом и последующим отпуском. Следует использовать специальные электроды для сварки инструментальных сталей.
• Обезуглероживание: Сталь У9 склонна к обезуглероживанию при нагреве. Для предотвращения этого необходимо проводить нагрев в защитной атмосфере или использовать обмазки.

 

Преимущества использования стали У9:

• Высокая твердость и износостойкость: Обеспечивает долгий срок службы инструментов.
• Относительно низкая стоимость: Делает сталь У9 экономически выгодным материалом для широкого спектра применений.
• Хорошая обрабатываемость в отожженном состоянии: Облегчает изготовление инструментов и деталей.

 

Недостатки использования стали У9:

• Низкая прокаливаемость: Ограничивает применение для массивных инструментов.
• Склонность к обезуглероживанию: Требует соблюдения специальных мер при термической обработке.
• Плохая свариваемость: Затрудняет ремонт и модификацию изделий.

 

Инструментальная углеродистая сталь У9 – это универсальный и надежный материал, широко используемый для изготовления инструментов, работающих в условиях умеренных температур и небольших ударных нагрузок. Правильный выбор режимов термической обработки и соблюдение технологических требований позволяют получить изделия с оптимальными механическими свойствами и длительным сроком службы. Несмотря на некоторые недостатки, сталь У9 остается востребованным материалом в различных отраслях промышленности благодаря своей высокой твердости, износостойкости и относительно невысокой стоимости.