Круг У8А

Круг стальной У8А — высококачественная инструментальная углеродистая сталь для режущего и ударного инструмента.

О марке стали У8А

Сталь У8А — это высококачественная углеродистая инструментальная нелегированная сталь, широко применяемая для производства режущего, ударного и мерительного инструмента. Буквенно-цифровая маркировка расшифровывается следующим образом: У — углеродистая инструментальная, 8 — среднее содержание углерода в десятых долях процента (фактически 0,75–0,84%), А — высококачественная сталь с пониженным содержанием вредных примесей — серы и фосфора. 

Именно буква «А» отличает марку У8А от обычной У8: содержание серы ограничено до 0,018% (против 0,028% у У8), фосфора — до 0,025% (против 0,030%). Благодаря этому У8А стабильнее ведёт себя при закалке, меньше склонна к образованию трещин и имеет более однородные механические свойства по сечению заготовки. 

Легирующих элементов в составе практически нет — только углерод как основной упрочняющий фактор и небольшие количества кремния и марганца в качестве раскислителей. Это делает сталь недорогой, простой в термообработке и обеспечивает твёрдость режущей кромки 61–65 HRC после закалки и низкого отпуска. 

Химический состав (ГОСТ 1435-99)

Элементы содержание в % и назначение: Углерод (C)0,75–0,84 Основной упрочняющий элемент, формирует твёрдость после закалки Кремний (Si)0,17–0,33 Раскислитель, повышает прочность Марганец (Mn)0,17–0,28 Раскислитель, незначительно повышает прокаливаемость Хром (Cr)не более 0,20 Примесь Никель (Ni)не более 0,25 Примесь Медь (Cu)не более 0,25 Примесь Сера (S) не более 0,018 Вредная примесь, жёстко ограничена Фосфор (P)не более 0,025 Вредная примесь, жёстко ограничена.

При электрошлаковом переплаве содержание серы дополнительно снижается до 0,013%, что обеспечивает ещё более высокую чистоту металла и стабильность свойств. 

Термообработка и механические свойства

Свойства стали У8А в готовом изделии на 90% зависят от режима термообработки. Рекомендуемые режимы: 

• Отжиг — 740–760 °C, охлаждение с печью. Твёрдость после отжига — не более 187 HB. В этом состоянии сталь легко обрабатывается резанием.
• Закалка — нагрев до 780–800 °C, охлаждение в воде (для тонких сечений) или в масле (для более крупных).
• Отпуск — 160–200 °C, выдержка 1–2 часа, охлаждение на воздухе. Снимает внутренние напряжения, сохраняя максимальную твёрдость.

Параметры и значения: Твёрдость после закалки и низкого отпуска61–65 HRC, Твёрдость после отжига (поставка)не более 187 HB, Предел прочности (отожжённое состояние) 580–740 МПа, Предел прочности (после закалки + отпуск 400 °C)1420–1470 МПа, Предел текучести (после закалки + отпуск 400 °C)1230–1300 МПа, Относительное удлинение10–17% Ударная вязкость низкая, Предел выносливости (σ−1σ−1​)490 МПа.

Для ударного инструмента (топоры, зубила, бойки) отпуск проводится при 280–320 °C — это снижает твёрдость до 55–58 HRC, но заметно повышает ударную вязкость и предотвращает выкрашивание кромки. 

Физические свойства стали

Параметры и значения физических свойств стали: Плотность при 20 °C 7839 кг/м³, Модуль упругости (E) при 20 °C 209 ГПа, Модуль сдвига (G) при 20 °C 81 ГПа, Теплопроводность при 100 °C49 Вт/(м·К) Удельная теплоёмкость при 20 °C 477 Дж/(кг·К), Коэффициент линейного расширения (20–100 °C) 11,4×10−611,4×10−6 1/°C, Удельное электросопротивление при 100 °C 230 нОм·м, Температура критических точек: Ac1Ac1 ​720 °C, Ac3Ac3​ 765 °C, Ar1Ar1 ​700 °C MnMn​ (мартенситная точка) 245 °C

Технологические свойства

• Прокаливаемость — низкая. Критический диаметр сквозной прокаливаемости в воде составляет 15–20 мм. Заготовки толще 20 мм не закаливаются насквозь: сердцевина остаётся вязкой, а поверхность — твёрдой. Для крупногабаритного инструмента следует применять легированные марки (9ХС, ХВГ). 
• Свариваемость — не применяется для сварных конструкций. Возможна только контактная точечная сварка (КТС). 
• Обрабатываемость резанием — хорошая в отожжённом состоянии (HB 187). Коэффициент обрабатываемости: KuKu​ для твёрдосплавного инструмента — 1,2, для быстрорежущей стали — 1,1. 
• Шлифуемость — хорошая. 
• Ковка — начало 1180 °C, конец 800 °C. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101–300 мм — в яме (замедленное охлаждение). 
• Флокеночувствительность — не чувствительна. 
• Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
• Теплостойкость — низкая, до 200–220 °C. При перегреве режущей кромки свыше этого порога кристаллическая структура перестраивается, и твёрдость необратимо падает. У8А не подходит для высокоскоростной резки. 
• Коррозионная стойкость — отсутствует. Хрома в составе практически нет (примесь до 0,2%), сталь ржавеет и требует защиты: масляные покрытия, хранение в сухих условиях, нанесение защитных составов. 

Где применяется круг У8А

Согласно приложению А ГОСТ 1435-99, сталь У8А предназначена для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки. 

Режущий и деревообрабатывающий инструмент:

• фрезы, зенковки, цековки;
• продольные и дисковые пилы;
• стамески, долота, ножи;
• топоры, колуны. 

Слесарно-монтажный и ударный инструмент:

• отвертки, комбинированные плоскогубцы, боковые кусачки;
• кернеры, бородки;
• зубила, бойки. 

Штамповая оснастка и калибры:

• накатные ролики;
• плиты и стержни для форм литья под давлением оловянно-свинцовых сплавов;
• калибры простой формы пониженных классов точности. 

Пружины и лента:

• холоднокатаная термообработанная лента толщиной 0,02–2,5 мм для плоских и витых пружин, клапанов, щупов, измерительных лент (ГОСТ 2283, ГОСТ 21996). 

Ножевое производство:

• клинки ножей и режущего инструмента — благодаря высокой твёрдости, хорошей затачиваемости и доступной цене. 

Нормативная база и сортамент

ГОСТ Назначение; ГОСТ 1435-99 Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент (диаметр 5–270 мм)ГОСТ 1133-71 Сталь кованая круглая. Сортамент ГОСТ 7417-75 Сталь калиброванная круглая. Сортамент ГОСТ 4405-75 Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент ГОСТ 8479-70Поковки из конструкционной и инструментальной стали.