Мы проконсультируем вас по любым вопросам!
Есть вопрос?
Наши услуги
Любому специалисту, имеющему дело с металлом, знакомо понятие «марки стали». Расшифровка маркировки стальных сплавов дает возможность получить представление об их химическом составе и физических характеристиках. Разобраться в данной маркировке, несмотря на ее кажущуюся сложность, достаточно просто – важно только знать, по какому принципу она составляется.
Редкое производство обходится без стали, поэтому разбираться в его марках крайне важно
Обозначают сплав буквами и цифрами, по которым можно точно определить, какие химические элементы в нем содержатся и в каком количестве. Зная это, а также то, как каждый из таких элементов может влиять на готовый сплав, можно с высокой степенью вероятности определить, какие именно технические характеристики свойственны определенной марке стали.
Сталь у12 для ножей плюсы и минусы. Сталь Х12МФ для ножей: плюсы и минусы
Сразу скажем, идеальной стали, которая отвечала бы всем желаниям, не существует. Всегда приходится искать некую «золотую середину», чтобы подобрать состав металла, который бы идеально подходил для конкретных целей. Простой пример – если нож сделан из «мягкой» стали, то его легко наточить. Но с другой стороны и тупиться такие клинки будут гораздо быстрее. Из подобной стали часто делают бытовые ножи, которые мы ежедневно используем на кухне.
Другой пример – изделия из «твердой» стали служат гораздо дольше. Но и у них есть свои минусы – при ударе о твердый предмет могут образовываться сколы. И вообще, есть золотое правило изготовления ножей: чем сложнее состав стали, чем больше различных примесей используется при производстве, тем дороже будет конечная цена. Ярки пример – клинки из дамасской стали. Именно они близки по своим свойствам к эталону, но и стоимость их на порядок выше. И такие ножи точно не будешь использовать на кухне.
Помимо самой марки стали, огромное значение имеет процесс термообработки. Именно на этом этапе производства может быть допущена ошибка, которая впоследствии негативно скажется на самом изделии. Оно может быстро ржаветь, быть слишком мягким, быстро тупиться или вообще ломаться. Но это все не про «Златоустовские ножи». Наш товар отличается высоким качеством. И любой клинок, на котором будет стоять наше клеймо, соответствует самым передовым мировым стандартам.
А теперь более подробно расскажем, из каких марок стали изготавливаются наши ножи. А также подробно расскажем, чем отличается тот или иной химический состав, и каковы его основные достоинства.
Марки стали:
65Г-Х12МФ1
Один из лучших образцов стали из всех существующих. Главное ее достоинство – она отлично режет, долго не тупится и может даже выдерживать серьезные ударные нагрузки. За этой сталью легко ухаживать – просто полировать, натачивать, не требует каких-то особых условий для хранения. Но надо внимательно следить за средой, в которой будет содержаться клинок. Рекомендуется избегать щелочную и кислую среды. Иначе, нож очень быстро начнет терять свои свойства и внешний вид. Например, при недолгом воздействие негативных факторов начнут появляться темные пятна на металле. А постоянное содержание в щелочной среде приведет к ржавчине.
У10А-7ХНМ
Эта сталь и подобные ей (имеющие маркировку «У7» и «У8») – относятся к металлам высокой твердости. Подобные материалы часто используются для изготовления различных инструментов, например, напильников. Именно их чаще всего потом и перековывают в клинки. При этом получаются оригинальные ножи, на которых сохраняются специфические насечки, они превращаются в оригинальный элемент декора. Ножи из подобной стали отлично режут, долго сохраняются острыми. Но есть свой минус и у них – слишком слабая стойкость к коррозии. Без постоянной обработки такие клинки быстро начинают терять первозданный вид – сталь темнеет, а после может появиться и ржавчина.
40Х13-Х12Ф1
Это одна из самых популярных марок стали. Используется почти во всех областях. Такие ножи можно найти на кухне у хорошей хозяйки, они продаются в сувенирных магазинах. А еще их используют рыбаки, дайверы и водолазы. И вот тут-то и выясняется их главное достоинство – высокая устойчивость к коррозии. Они не портятся даже при длительном воздействии влаги. И служат весьма долго. Сталь также хорошо режет, не требует какого-то особого ухода. Но есть и определенные минусы. Например, этот металл практически не поддается закалке. И к тому же это «мягкая» сталь, то есть ее легко затачивать, но ножи при этом быстро тупятся. Так что придется постоянно следить за качеством лезвия.
Виды сталей и особенности их маркировки
Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.
Одним из важнейших параметров, по которому стали делят на различные классы, является химический состав. Среди сталей по данному критерию выделяют легированные и углеродистые, последние подразделяются на мало- (углерода до 0,25%), средне- (0,25–0,6%) и высокоуглеродистые (в них содержится больше 0,6% углерода).
Разновидности сталей
Включая в состав стали легирующие элементы, ей можно придать требуемые характеристики. Именно таким образом, комбинируя вид и количественное содержание добавок, получают марки, обладающие улучшенными механическими свойствами, коррозионной устойчивостью, магнитными и электрическими характеристиками. Конечно, улучшать характеристики сталей можно и при помощи термообработки, но легирующие добавки позволяют делать это более эффективно.
По количественному составу легирующих элементов различают низко-, средне- и высоколегированные сплавы. В первых легирующих элементов не более 2,5%, в среднелегированных – 2,5–10%, в высоколегированных – более 10%.
Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Инструментальные виды используются для производства штамповых, мерительных, а также режущих инструментов, конструкционные – для выпуска продукции, применяемой в строительстве и сфере машиностроения. Из сплавов, отличающихся особыми физическими свойствами (также называемых прецизионными), изготавливают изделия, которые должны обладать особыми характеристиками (магнитными, прочностными и др.).
Классификация сталей по назначению
Стали противопоставляются друг другу и по особым химическим свойствам. К сплавам данной группы относятся нержавеющие, окалиностойкие, жаропрочные и др. Что характерно, нержавеющие стали могут быть коррозионностойкими и нержавеющими пищевыми – это разные категории.
Кроме полезных элементов, сталь включает и вредные примеси, к основным из которых относятся сера и фосфор. В ней также находятся газы в несвязанном состоянии (кислород и азот), что негативно отражается на ее характеристиках.
Если рассматривать основные вредные примеси, то фосфор увеличивает хрупкость сплава, особенно сильно проявляющуюся при низких температурах (так называемая хладноломкость), а сера вызывает появление трещин в металле, нагретом до высокой температуры (красноломкость). Фосфор, ко всему прочему, значительно уменьшает пластичность нагретого металла. По количественному содержанию этих двух элементов выделяют стали обыкновенного качества (не более 0,06–0,07% серы и фосфора), качественные (до 0,035%), высококачественные (до 0,025%) и особовысококачественные (сера – до 0,015%, фосфор – до 0,02%).
Маркировка сталей также указывает на то, в какой степени из их состава удален кислород. По уровню раскисления выделяют стали:
- спокойного типа, обозначаемые буквосочетанием «СП»;
- полуспокойные – «ПС»;
- кипящие – «КП».
Виды сталей
Классификация стали производится по следующим критериям: назначение, структурный состав, химический состав, качество и степени раскисления. Требуемое количество углерода задается при плавке. Для получения специальных свойств в состав сырья вводятся необходимые массовые доли различных легирующих элементов. По мере увеличения количества углерода возрастает твердость и прочной, а пластичность убывает. Содержание углеводов свыше 0,3% делает возможным закалку. Это процесс термической обработки, который заключается в нагреве и резком охлаждении в режиме, подходящем для конкретной марки. После закалки твердость и прочной материала увеличиваются.
По сфере применения выделяют конструкционные, инструментальные и специального назначения. Первые используются для изготовления различных деталей, механизмов, конструкций в строительстве и машиностроении. Инструментальные служат для изготовления инструмента и отличаются высокой прочностью. Специального назначения отличаются специфическими отклонениями состава, например, автоматные стали с повышенным содержанием фосфора и серы, предназначенные для неответственных деталей, обрабатываемых на станках автоматах. Во всех других видах примеси фосфора и серы считаются вредными.
По химическому составу материал разделяют на углеродистые и легированные. Вторые бывают низколегированные, легированные и высоколегированные. Легированной называется сталь, в которую помимо обычных примесей добавлены специальные легирующие элементы для улучшения физических, прочностных и технологических свойств материала.
Классификация по качеству. С увеличением содержания фосфора пластичность и ударная вязкость сплава снижается и повышается склонность к хладноломкости. Повышенное количество серы приводит к их красноломкости из-за низкоплавких сульфидных эвтектик, которые возникают по границам зерен. По качеству стали подразделяют на:
- Обыкновенного качества – серы менее 0,06%, фосфора менее 0,07%.
- Качественные – серы менее 0,04 %, фосфора менее 0,035%.
- Высококачественны – серы менее0,025; фосфора менее 0,025%.
- Особо высококачественные – серы менее 0,015%, фосфора менее 0,025%.
Рассмотрим разделение по структурному суставу:
- в отожженном состоянии выделяю доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный сплавы;
- в нормализованном состоянии – перлитный, мартенситный и аустенитный.
По степени раскисления материал бывает:
- Кипящими – это не окисленный вид с высоким содержанием в ней металлических примесей.
- Полуспокойными – сплав, полученный при неполном раскислении металла по сравнению с кипящим.
- Спокойная – это раскисленый сорт, в котором находится минимальное количество примесей и шлаков.
О чем говорит маркировка сталей
Расшифровать марку стали довольно просто, необходимо только владеть определенными сведениями. Конструкционные стали, обладающие обыкновенным качеством и не содержащие легирующих элементов, маркируют буквосочетанием «Ст». По цифре, идущей после букв в названии марки, можно определить, сколько в таком сплаве углерода (исчисляется в десятых долях процента). За цифрами могут идти буквы «КП»: по ним становится ясно, что данный сплав не до конца прошел процесс раскисления в печи, соответственно, он относится к категории кипящего. Если название марки не содержит таких букв, то сталь соответствует категории спокойной.
Химический состав углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества
Конструкционная нелегированная сталь, относящаяся к категории качественных, имеет в своем обозначении две цифры, по ним определяют среднее содержание в ней углерода (исчисляется в сотых долях процента).
Прежде чем приступить к рассмотрению марок тех сталей, которые включают легирующие добавки, следует разобраться в том, как данные добавки обозначаются. Маркировка легированных сталей может включать такие буквенные обозначения:
Список используемых легирующих добавок
Сталь У12А расшифровка
ГОСТ 1435-99 Длина: от 2 до 6 метров Размер: от 10 мм до 350 мм
Инструментальная углеродистая сталь
Изготовляется согласно ГОСТ 1435-99. Инструментальная углеродистая сталь маркируется буквой У, что означает «углеродистая», и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента. Если сталь повышенного качества, то в конце марки ставится буква А . Например: У12А содержит 1,2%С и является сталью повышенного качества. Марки: У7, У8, У9, У10, У11, У12 и У13.
Марка | У12А | ||||||
Классификация | Сталь инструментальная углеродистая | ||||||
ГОСТы: | ГОСТ 1133-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1435-99, ГОСТ 5210-95, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 14955-77, ГОСТ 4405-75, ГОСТ 21996-76, ГОСТ 21997-76, ГОСТ 5468-88, ГОСТ 9389-75 | ||||||
Применение: | режущие инструменты, работающие в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: метчики ручные, метчики машинные мелкоразмерные, плашки для круппов, развертки мелкоразмерные, надфили, измерительный инструмент простой формы: гладкие калибры, скобы. |
Назначение: предназначены для изготовления инструмента (сверла, метчики, развертки, напильники и др.), работающего в относительно легких условиях резания (небольшие скорости, температура нагрева инструмента не выше 200оС). Недостаток углеродистых инструментальных сталей заключается в низкой теплостойкости, т.е. быстром разупрочнении при нагреве.
Свариваемость: инструментальная углеродистая сталь не применяется для сварных конструкций. Применение инструментальной углеродистой стали У7, У7А Для обработки дерева: топоров, колунов, стамесок, долот; пневматических инструментов небольших размеров: зубил, обжимок, бойков; кузнечных штампов; игольной проволоки; слесарно-монтажных инструментов: молотков, кувалд, бородок, отвёрток, комбинированных плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек и др. У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; обработки дерева: фрез, зенковок, поковок, топоров, стамесок, долот, пил продольных и дисковых; накатных роликов, плит и стержней для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов. Для слесарно-монтажных инструментов: обжимок для заклепок, кернеров, бородок, отвёрток, комбинированных плоскогубцев, острогубцев, боковых кусачек. Для калибров простой формы и пониженных классов точности; холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов и т. д. У10А, У12А Для сердечников. У10, У10АДля игольной проволоки. У10, У10А, У11, У11А Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; обработки дерева: пил ручных поперечных и столярных, пил машинных столярных, сверл спиральных; штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению; калибров простой формы и пониженных классов точности; накатных роликов, напильников, шаберов слесарных и др. Для напильников, шаберов холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов и т. д. У12, У12А Для метчиков ручных, напильников, шаберов слесарных; штампов для холодной штамповки обрезных и вырубных небольших размеров и без переходов по сечению, холодновысадочных пуансонов и штемпелей мелких размеров, калибров простой формы и пониженных классов точности. У13, У13А Для инструментов с пониженной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях (без разогрева режущей кромки); напильников, бритвенных лезвий и ножей, острых хирургических инструментов, шаберов, гравировальных инструментов.
Круг ст.У12А, круг металлический, круг углеродистая инструментальная сталь, прокат стальной углеродистый инструментальный круглый, Минск
Обозначение сталей с легирующими элементами
Как сказано выше, классификация сталей с легирующими элементами включает несколько категорий. Маркировка легированных сталей составляется по определенным правилам, знание которых позволяет достаточно просто определить категорию конкретного сплава и основную область его применения. В начальной части названий таких марок находятся цифры (две или одна), показывающие содержание углерода. Две цифры указывают на его среднее содержание в сплаве в сотых долях процента, а одна – в десятых. Есть и стали, не имеющие в начале названия марки цифр. Это означает, что углерод в этих сплавах содержится в пределах 1%.
Пример маркировки легированной стали
Буквы, которые можно увидеть за первыми цифрами названия марки, указывают на то, из чего состоит данный сплав. За буквами, дающими информацию о том или ином элементе в его составе, могут стоять или не стоять цифры. Если цифра есть, то по ней определяется (в целых процентах) среднее содержание указанного буквой элемента в составе сплава, а если цифры нет, значит, данный элемент содержится в пределах от 1 до 1,5%.
В конце маркировки отдельных видов сталей может стоять буква «А». Это говорит о том, что перед нами высококачественная сталь. К таким маркам могут относиться и углеродистые стали, и сплавы с легирующими добавками в своем составе. Согласно классификации, к данной категории сталей причисляются те, в которых сера и фосфор составляют не более 0,03%.
Примеры маркировки сталей различных видов
Определение марки стали и причисление сплава к определенному виду – это задача, которая не должна вызывать никаких проблем у специалиста. Не всегда под рукой есть таблица, в которой дается расшифровка названий марок, но разобраться с этим помогут примеры, которые приведены ниже.
Содержание элементов в распространенных марках стали (нажмите для увеличения)
Конструкционные стали, не содержащие легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Цифры, стоящие следом, – это содержание углерода, исчисляемое в сотых долях процента. Несколько иначе маркируются низколегированные конструкционные стали. К примеру, в стали марки 09Г2С 0,09% углерода, а легирующие добавки (марганец, кремний и др.) содержатся в ней в пределах 2,5%. Очень похожие по своей маркировке 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разным количеством углерода, а доля каждого легирующего элемента в них составляет не больше 1%. Именно поэтому после букв, обозначающих каждый легирующий элемент в таком сплаве, не стоит никаких цифр.
20Х, 30Х, 40Х и др. – так маркируются конструкционные легированные стали, преобладающим легирующим элементом в них является хром. Цифра в начале такой марки – это содержание углерода в рассматриваемом сплаве, исчисляемое в сотых долях процента. За буквенным обозначением каждого легирующего элемента может быть проставлена цифра, по которой и определяют его количественное содержание в сплаве. Если ее нет, то указанного элемента в стали содержится не больше 1,5%.
Можно рассмотреть пример обозначения хромокремнемарганцевой стали 30ХГСА. Она, согласно маркировке, состоит из углерода (0,3%), марганца, кремния, а также хрома. Каждого из данных элементов в ней содержится в границах 0,8–1,1%.
Как расшифровать маркировку сталей?
Чтобы расшифровка обозначения различных видов сталей не вызывала затруднений, следует хорошо знать, какими они бывают. Отдельные категории сталей имеют особенную маркировку. Их принято обозначать определенными буквами, что позволяет сразу понять и назначение рассматриваемого металла, и его ориентировочный состав. Рассмотрим некоторые из таких марок и разберемся в их обозначении.
Свойства и назначение конструкционных легированных сталей
Конструкционные стали, специально предназначенные для изготовления подшипников, можно узнать по букве «Ш», данная литера ставится в самом начале их маркировки. После нее в названии марки идет буквенное обозначение соответствующих легирующих добавок, а также цифры, по которым узнают количественное содержание этих добавок. Так, в сталях марок ШХ4 и ШХ15, кроме железа с углеродом, содержится хром в количестве 0,4 и 1,5%, соответственно.
Буквой «К», которая стоит после первых цифр в названии марки, сообщающих о количественном содержании углерода, обозначают конструкционные нелегированные стали, используемые для производства сосудов и паровых котлов, работающих под высоким давлением (20К, 22К и др.).
Качественные легированные стали, которые обладают улучшенными литейными свойствами, можно узнать по букве «Л», стоящей в самом конце маркировки (35ХМЛ, 40ХЛ и др.).
Некоторую сложность, если не знать особенностей маркировки, может вызвать расшифровка марок строительной стали. Сплавы данной категории обозначают буквой «С», которую ставят в самом начале. Цифры, следующие за ней, указывают на минимальный предел текучести. В таких марках также используются дополнительные буквенные обозначения:
- литера Т – термоупрочненный прокат;
- буква К – сталь, отличающаяся повышенной коррозионной устойчивостью;
- литера Д – сплав, характеризующийся повышенным содержанием меди (С345Т, С390К и др.).
Нелегированные стали, относящиеся к категории инструментальных, обозначают буквой «У», она проставляется в начале их маркировки. Цифра, идущая за данной буквой, выражает количественное содержание углерода в рассматриваемом сплаве. Стали данной категории могут быть качественными и высококачественными (их можно определить по букве «А», она проставляется в конце названия марки). В их маркировке может содержаться буква «Г», что означает повышенное содержание марганца (У7, У8, У8А, У8ГА и др.).
Инструментальные стали, содержащие легирующие элементы в своем составе, маркируются аналогично с легированными конструкционными (ХВГ, 9ХВГ и др.).
Состав легированных инструментальных сталей (%)
Маркировка тех сталей, которые входят в категорию быстрорежущих, начинается с буквы «Р», за которой идут цифры, указывающие на количественное содержание вольфрама. В остальном марки таких сплавов называются по стандартному принципу: буквы, обозначающие элемент, и, соответственно, цифры, отражающие его количественное содержание. В обозначении таких сталей не указывается хром, так как его стандартное содержание в них составляет около 4%, а также углерод, количество которого пропорционально содержанию ванадия. Если количество ванадия превышает 2,5%, то его буквенное обозначение и количественное содержание проставляют в самом конце маркировки (З9, Р18, Р6М5Ф3 и др.).
Влияние некоторых добавок на свойства стали
По-особому маркируются нелегированные стали, относящиеся к категории электротехнических (их еще часто называют чистым техническим железом). Невысокое электрическое сопротивление таких металлов обеспечивается за счет того, что их состав характеризуется минимальным содержанием углерода – менее 0,04%. В обозначении марок таких сталей нет букв, только цифры: 10880, 20880 и др. Первая цифра указывает на классификацию по типу обработки: горячекатаная или кованная – 1, калиброванная – 2. Вторая цифра связана с категорией коэффициента старения: 0 – ненормируемый, 1 – нормируемый. Третья цифра указывает на группу, к которой данная сталь относится по нормируемой характеристике, принятой за основную. По четвертой и пятой цифрам определяется само значение нормируемой характеристики.
Принципы, по которым осуществляется обозначение стальных сплавов, были разработаны еще в советский период, но и по сей день успешно используются не только в России, но также в странах СНГ. Обладая сведениями о той или иной марке стали, можно не только определять ее химический состав, но и эффективно подбирать металлы с требуемыми характеристиками.
Разбираться в данном вопросе важно как специалистам, разрабатывающим и проектирующим различные конструкции из металла, так и тем, кто часто работает с различными сталями и занимается изготовлением из них деталей разного назначения.
Сталь У12, У12А инструментальная углеродистая
Расшифровка
- Согласно ГОСТ 1435-99 буква У в обозначении марки стали означает, что сталь углеродистая.
- Следующая за буквой У цифра 12 указывает среднюю массовую долю углерода в десятых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 12 около 1,2%
- Наличие буквы А в конце маркировки означает, что сталь высококачественная, т.е. с повышенными требованиями к химическому составу.
Заменитель
Стали У10А, У11А, У10, У11.
Иностранные аналоги [1]
Марка стали | Стандарт |
N12 (Польша) | PN/H 85020 |
N 12 E (Польша) | PN/H 85020 |
S122 (Венгрия) | MSZ 4354 |
U12 (Болгария) | BDS 6751 |
И 12 А (Болгария) | BDS 6751 (83) |
SK2 (Япония) | JIS G4401 (83) |
19221 (Чехия/Словакия) | CSN 419221 |
BW1C (Великобритания) | B.S. 4659 (89) |
C120 KU (Италия) | UNI 2955-82 Part 2 |
C 120E3U (Франция) | AFNOR NF NF A 35-590 (92) |
C 120 (Испания) | UNE 36071 (75) |
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1435-90, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88.
- Калиброванный пруток ГОСТ 1435-90, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 1435-90, ГОСТ 14955-77. Лента ГОСТ 2283-79, ГОСТ 21997-76.
- Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.
- Поковка и кованая заготовка ГОСТ 1435-90, ГОСТ 4405-75, ГОСТ 1133-71.
Характеристики и применение
Инструментальная сталь У12 (У12А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].
Опыт показывает, что прокаливаемость стали У12, У12А весьма непостоянна. Отдельные плавки одной и той же марки могут прокаливаться на разную глубину [3].
При выборе данной марки стали следует иметь в виду, что чем выше твердость (допустим больше углерода, более низкий отпуск), тем выше износоустойчивость, но меньше прочность. Следовательно, если работа инструмента не сопровождается ударными нагрузками, лезвийная кромка имеет достаточное сечение — желательно иметь высокую туердость (62 HRC и выше) и, следовательно, следует применять высокоуглеродистую сталь У12 и давать низкий отпуск (150-200 °C), в противном случае используют стали с меньшим содержание углерода, например У7-У8, после отпуска при 250-300 °C и ˂60 HRC [3]xxxxxxxxx.
Сталь У12 применяется для изготовления инструмента с максимальной износостойкостью при наивысшей твердости, например:
- резцы,
- различный металлорежущий и мерительный инструмент,
- напильники,
- зубила для насечки напильников,
- граверный инструмент,
- волочильные доски и т.д.
Режущий инструмент, работающий в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:
- метчики ручные,
- метчики машинные мелкоразмерные,
- плашки для круппов,
- развертки мелкоразмерные,
- надфили,
- измерительный инструмент простой формы: гладкие калибры, скобы,
- штативы для холодной шлифовки обрезных и вырубных небольших размеров и без переходов по сечению,
- холодновысадочные штампы и штемпели мелких размеров,
- калибры простой формы и пониженных классов точности.
Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)
Марка стали | Массовая доля элемента, % | ||||
углерода | кремния | марганца | серы | фосфора | |
не более | |||||
У12 | 1,10-1,29 | 0,17-0,33 | 0,17-0,33 | 0,028 | 0,030 |
У12А | 1,10-1,29 | 0,17-0,33 | 0,17-0,28 | 0,018 | 0,025 |
Фазовый состав, % по массе
Феррит | Карбиды | Тип карбида |
81-83,5 | 18,5-17 | Fe3C |
Температура критических точек, °C [2]
Ас1 | Ас3 | Аr1 | Мн |
730 | 820 | 700 | 200 |
Закалка [3]
Температура закалки заэвтектойдной стали У12А лежит в интервале между Ac3 и Ac1. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки 790 °C.
В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией. [3]
Рекомендуемые режимы закалки [4]
Вариант | Температура, °C | Охлаждение | Охлаждение до 20 °C | HRC | Структура или балл мартенсита по шкале №3 ГОСТ 8233-56 | ||
Среда | Температура, °C | Выдержка | |||||
I | 770-790 | Вода | 20-40 | До 200-250 °C | В масле | 62-64 | 1 |
II | 5%-ный водный раствор поваренной соли | 62-65 | |||||
III | 5-10%-ный водный раствор щелочи | 62 — 64 | |||||
IV | 790 — 810 | Масло индустриальное 12 | До 20 — 40 °C | — | 62-64 | 1-3 Для изделий диаметром или толщиной менее 6-8 мм | |
40 — 50 | Сорбит-троостит В зависимости от диаметра или толщины изделия | ||||||
V | 790-810 | Расплав селитры, щелочи | 150 — 180 | Выдержка в расплаве равна выдержке при нагреве под закалку | На воздухе | 62-64 | 1-3 Для изделий диаметром или толщиной менее 6-8 мм |
VI | Температуру расплава и продолжительность изотермической выдержки выбирают по диаграмме на рис.1 в зависимости от требуемой твердости. Охлаждение до 20 °C на воздухе | Сорбит-троостит |
ПРИМЕЧАНИЯ:
- Продолжительность выдержки при нагреве под закалку рекомендуется рассчитывать по методике ВНИИ [5].
- Вариант III применяют для предотвращения образования мягких пятен при закалке.
- При добавлении в расплав щелочи 4 — 6% воды вариант V применяют для изделий диаметров или толщиной до 10-12 мм.
Обработка холодом [4]
Вариант закалки | Температура охлаждения, °С | Назначение | Повышение твердости ΔHRC |
I-V | -50 | Стабилизация размеров инструментов повышенной точности | 1-2 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Обработку холодом производить не позднее 1 ч после закалки.
Рекомендуемые режимы отпуска [4]
Вариант | Назначение отпуска | Температура нагрева, °С | Среда нагрева | HRC |
I | Снятие напряжений, стабилизация структуры и размеров | 140-160 | Масло, расплав селитры, щелочи | 62-64 |
160-180 | 61-63 | |||
180-200 | 60 — 62 | |||
200-250 | 56-61 | |||
II | Снятие напряжений и понижение твердости | См. примечание 2 | Расплав селитры, щелочи, печь с воздушной атмосферой | — |
ПРИМЕЧАНИЕ:
- Изделия высокой точности (1-2 мкм) после предварительного шлифования подвергают повторному отпуску (старению).
- Режим отпуска для получения твердости ниже HRC 56 выбирают по графику в соответствии с требуемой твердостью.
- Отпуск при температурах выше 250 С обеспечивает стабилизацию размеров изделий.
- Нормы нагрева и продолжительность выдержки при отпуске см. табл. 3 Приложения.
Температура отпуска различного инструмента из стали У12 [3]
Виды инструмента | Сталь | Температура отпуска, °C | Приемочная твердость рабочей части HRC |
Метчики | У12 | 180-200 | 60-62 |
Развертки | У12 | 160-180 | 62-64 |
Твердость углеродистой стали У12 после отпуска [7]
Марка стали | Режим акалки | Твердость после закалки HRC | Твердость HRC после отпуска при температуре в °С | |||||
температура в °С | среда охлаждения | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | ||
У12 | 770-790 | Через воду в масло | 62-64 | 61-63 | 54-58 | 48-52 | — | — |
Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]
Температура отжига °C | Тведость после отжига HB (не более) | Температура закалки °C |
760-780 °C | 207 | 760-790 °C |
Технологический процесс изотермического отжига стали У12, У12А [6]
Марка стали | Первый нагрев | Изотермическая выдержка | Твёрдость HВ | ||
Температура, °C | Выдержка в час | Температура, °C | Выдержка в час | ||
У12, У12А | 750-770 | 1,5-2,5 | 640-680 | 1-2 | 187-207 |
Температура рекристаллизационного отжига стали [7]
Обработка давлением, после которой выполняется отжиг | Марка стали | Температура отжига в °С |
Холодная протяжка (калибровка) прутков | У12 | 700 |
Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У12, У12А для улучшения обрабатываемости при резании [7]
Температура нагрева в °С | Охлаждение | Диаметр отпечатка по Бринелю в мм |
760-780 | С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе | ≥4,2 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.
Твердость [4]
Без °Cотжига | После °Cотжига | После °Cзакалки | |||
dотп, мм | НВ | dотп, мм | НВ | Температура °Cзакалки, °С, °Cи охлаждающая среда | HRC |
3,7-3,3 | 269-341 | ≥4,2 | ≤207 | 760-780, вода | ≥62 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [8]
tотп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | КСU, Дж/см2 | Твердость HRCэ |
400 | 1370 | 1570 | 9 | 24 | 20 | 52 |
500 | 880 | 1040 | 11 | 30 | 29 | 40 |
600 | 650 | 760 | 18 | 52 | 44 | 26 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Образцы размером 32x32x42 мм. Закалка с 760-790 °C.
Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [8]
tотп., °C | Твердость HRCэ |
160-180 | 62-64 |
180-220 | 59-63 |
200-270 | 55-61 |
450-500 | 37-47 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Образцы сечением 21-30 мм. Закалка с 810-830 °C в воде.
Механические свойства в зависимости от температуры испытания
tисп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | КСU, Дж/см2 |
Отжиг при 20 °C; твердость НВ 207 [4, 9] | |||||
20 | 325 | 590-690 | 28 | 45-55 | 27 |
200 | — | 570 | 23 | 47 | 73 |
400 | 310 | 450 | 41 | 60 | 69 |
600 | 110 | 140 | 56 | 74 | 62 |
700 | 59 | 76 | 56 | 82 | 356 |
800 | 53 | 72 | 59 | 85 | 323 |
900 | 34 | 40 | 52 | 91 | 225 |
1000 | 20 | 28 | 55 | 98 | 157 |
Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, °Cдеформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин; °Cскорость деформации 0,007 1/с [10] | |||||
700 | — | 105 | 60 | 68 | — |
800 | — | 100 | 52 | 96 | — |
900 | — | 60 | 40 | 100 | — |
1000 | — | 34 | 65 | 100 | — |
1100 | — | 18 | 74 | 100 | — |
1200 | — | 15 | 92 | 100 | — |
Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [4]
Растяжение | Сжатие | Кручение | |||
sk, кгс/мм2 | q, % | sсж, кгс/мм2 | q, % | τк, кгс/мм2 | q, % |
50-60 | 100-110 | 50-60 | 150-160 | 50-60 | 85-95 |
- sk — истинное сопротивление разрыву
- sсж — истинное сопротивление сжатию
- q, % — истиный сдвиг
- τк — истинный предел прочности при кручении
ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.
Технологические свойства [10]
- Температура ковки, °C: начала 1100, конца 750. Охлаждение замедленное на воздухе.
- Свариваемость — не применяется для сварных конструкций. Способ сварки — КТС.
- Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл. = 1,0 и Kv σ.ст = 0,9 в отожженном состоянии при НВ 207.
- Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
- Флокеночувствительность — не чувствительна.
Теплостойкость [10]
Температура, °C | Время, ч | Твердость HRCэ |
150-160 | 1 | 63 |
200-220 | 1 | 59 |
Прокаливаемость [9, 11]
Термообработка | Критическая твердость HRCэ | Критический диаметр, мм, после закалки | |
в воде | в масле | ||
Закалка | 61 | 10-20 | 4-6 |
Закалка с 760 °C | 42-66 | 20 | — |
ПРИМЕЧАНИЕ. Шлифуемость — хорошая.
Физические свойства при 20 °C [12]
Термическая обработка | Hc, A/cм | μmax x 10-6, Г/м | 4πJs, T | ρ, Ом*мм2/м | γ, г/см3 |
Отжиг | 6-8* | 85 | — | 1,9 | 7,81 |
Закалка от 780-810 °C | 41-50 | 11-12,5 | 0,7-0,8 | 1,7-1,8 | — |
Закалка от 780-810 °C, отпуск при 150-200 °C | 40-32 | 14-17,5 | 0,75-0,8 | 1,75-1,85 | — |
- Hc — коэрцитивная сила;
- μmax — максимальная магнитная проницаемость;
- 4πJs — магнитное насыщение;
- ρ — удельное сопротивление;
- γ — плотность;
*Нижний предел значений Hc соответсвует структуре зернистого перлита, верхний — пластинчатого перлита.
Коэффициент линейного расширения α*106, К-1
Марка стали | α*106, К-1 при температуре испытаний, °С | |||||||||
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 | |
У12, У12А | 10,5 | 11,8 | 12,6 | 13,4 | 14,1 | 14.8 | 15.3 | 15,0 | 16,3 | 16,8 |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)
Марка Стали | λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С | |||||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
У12, У12А | — | 45 | 43 | 40 | 37 | 35 | 32 | 28 | 24 | 25 |
Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)
Марка стали | c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С | |||||||||
20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | 20-900 | 20-1000 | |
У12, У12А | 469 | 503 | 519 | 536 | 553 | 720 | 611 | 712 | 703 | 699 |
Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа
Марка Стали | При температуре испытаний, °С | |||||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | ||||
У12 | 209 | 205 | 200 | 193 | 185 | 178 | 166 | |||
У12А | 209 | 205 | 200 | 193 | 185 | 178 | 166 |
Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа
Марка стали | При температуре испытаний, °С | ||||||
20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | |
У12, У12А | 82 | 80 | 78 | 75 | 72 | 69 | 63 |
Библиографический список
- Шишков М.М. Марочник сталей и сплавов. 2000 г.
- Позняк Л.А. Инструментальные стали: Справочник. -М.: Металлургия. 1977 г.
- Гуляев А.П. Металловедение. 1977 г.
- Гуляев А.П. Инструментальные стали. Справочник. 1975 г.
- Смольников Е.А. Как расчитать время нагрева при закалке. «Металловедение и термическая обработка металлов». 1970 г. №12
- Каменичный И.С. Практика термической обработки инструмента. 1952 г.
- Филинов С.А., Фиргер И. В. Справочник термиста. 1969 г.
- Тылкин М.А. Прочность и износостойкость деталей металлургического оборудования. 1965 г.
- Марочник стали и сплавов, 3-е изд. Под ред. Крянина И.Р. 1977 г.
- Марочник стали и сплавов. Под ред. Сорокина В.Г. 1989 г.
- Марочник сталей. — М.: ЦБТИ, 1961 г.
- Марочник стали для машиностроения. НИИМАШ. 1965 г.
Узнать еще
Сталь Х12МФ инструментальная штамповая…
Сталь инструментальная валковая…
Сталь У10, У10А инструментальная углеродистая…
Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного к…