Закалка стали У8 — технология и температура

Закалкой называют вид термической обработки металлов, который заключается в нагреве выше критической температуры с последующим резким охлаждением (обычно) в жидких средах. Критической называют температуру, при которой происходит изменение типа кристаллической решетки, то есть осуществляется полиморфное превращение. Она определяется она по диаграмме «железо-углерод». фото

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 375
Источник: https://metallz.ru/articles/zachem_nuzhna_i_kak_provoditsya_zakalka_stali/

Описание стали У8

Сталь у8 относится к углеродистой инструментальной, выпускаемая по ГОСТ 1435-99 и 1435-54. В ее составе находится углерод (от 0,76 до 0,83%), кремний (от 0,17 до 0,33%), марганец (от 0,17 до 0,33%), никель (не более 0,25%), сера (до 0,028%), фосфор (не более 0,03%), хром (до 0,2%), медь (до 0,25%). Аналогами стали у8 по основным характеристикам являются стали марок у7 и у10.

Сталь марки у8 применяется для изготовления различных инструментов, при эксплуатации которых не происходит нагревания, например, фрез, кернеров, отверток, боковых кусачек, накатных роликов, плоских и витых пружин, комбинированных плоскогубцев, деталей часовых механизмов, разнообразных слесарно-монтажных и деревообрабатывающих инструментов и т. д.

В маркировке углеродистой инструментальной стали на первом месте обязательно находится литера «у», означающая, что данная сталь относится к углеродистым. На втором месте располагается число, показывающее количество углерода, выраженное в десятых долях процента. Например у7, у8, у10 будут иметь в своим составе по 0,7%, 0,8% и 1% углерода соответственно. Так как в конце маркировки не стоит литера «А», то она относится к качественным. Характеристики стали у8а несколько отличаются от стали y8.

Для стали у8 подходит прерывистая закалка. Для ее осуществления нагретую деталь для охлаждения помещают в воду, а потом переносят в масло, где она окончательно охлаждается. Благодаря уменьшению скорости охлаждения в области мартенситного преобразования, удается снизить структурные напряжения. Закалка стали у8 производится при 780 °C, а отпуск — при температуре 400 °C. При этом получается материал с твердостью в 187 МПа.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 1672
Источник: http://www.PromGroupChel.ru/steel-u8.html

Свойства стали после закалки

После закалки увеличивается твердость и прочность стали, но при этом повышаются внутренние напряжения и возрастает хрупкость, провоцирующие разрушение материала при резких механических воздействиях. На поверхности изделия появляется толстый слой окалины, который необходимо учитывать при определении припусков на обработку.

Внимание! Некоторые изделия закаляются частично, например, это может быть только режущая кромка инструмента или холодного оружия. В этом случае на поверхности изделия можно наблюдать четкую границу, разделяющую закаленную и незакаленную части. Закаленную часть на клинках называют «хамон», что в переводе на современный язык металлургии означает «мартенсит».

Определение! Мартенсит – основная составляющая структуры стали после закалки. Вид этой микроструктуры – игольчатый или реечный.

Для уменьшения внутренних напряжений и роста пластичности осуществляют следующий этап термообработки – отпуск. При отпуске происходит некоторое снижение твердости и прочности.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1021
Источник: https://metallz.ru/articles/zachem_nuzhna_i_kak_provoditsya_zakalka_stali/

Применение стали У8

Сталь У8 применяется: для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; инструмента для обработки дерева (фрез, зенковок, цековок, топоров, стамесок, долот, продольных и дисковых пил; накатных роликов, плит и стержней для форм литья под давлением оловянно-свинцовистых сплавов; 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. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий); биметаллического листового проката У8/75Н34Х8Г3, предназначенного для изготовления камертонных стабилизаторов и фильтров

Химический состав стали у8

Химический элемент

%

Кремний (Si) 0.17-0.33
Медь (Cu), не более 0.25
Марганец (Mn) 0.17-0.33
Никель (Ni), не более 0.25
Фосфор (P), не более 0.030
Хром (Cr), не более 0.20
Сера (S), не более 0.028

Механические свойства стали у8

Общие данные о механических свйоствах стали

t испытания, °C s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % HB

Отжиг или нормализация

100    710  17  24  195 
200    640  15  15  205 
300      17  16  205 
400      19  23  190 
500    500  23  29  170 
600    370  28  39  150 
700    255  33  50  120 

Закалка 780 °С, масло. Отпуск 400 °С (образцы гладкие диаметром 6,3 мм)

20  1230  1420  10  37   
-40  1270  1450  11  36   
-70  1300  1470  12  35   

Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.

700    105  58  91   
800    91  58  100   
900    55  62  100   
1000    33  62  100   
1100    21  80  100   
1200    15  69  100   

Механические свойства ленты

Термообработка, состояние поставки Сечение, мм sB, МПа d5, %

Лента отожженная холоднокатаная

  0,1-1,5  650  15 
  1,5-4,0  750  10 

Лента нагартованная холоднокатаная.

Класс прочности Н1  0,1-4,0  750-900   
Класс прочности Н2  0,1-4,0  900-1050   
Класс прочности Н3  0,1-4,0  1050-1200   

Лента отожженная высшей категории качества

  0,1-4,0  650  15 

Технологические свойства стали у8

Температура ковки
Начала 1180, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм на воздухе, 101-300 мм — в яме.
Свариваемость
не применяется для сварных конструкций. Способ сварки — КТС.
Обрабатываемость резанием
при НВ 187-227 Ku тв.спл. = 1.2, Ku б.ст. = 1.1.
Склонность к отпускной способности
не склонна
Флокеночувствительность
не чувствительна
Шлифуемость
хорошая

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

730

Ac3

765

Ar1

700

Mn

245

Твердость

Состояние поставки, режим термообработки

HRCэ поверхности

НВ

Сталь термообработанная. Закалка 780-800 С, вода. 

 Св. 63

 187

Закалка 780-800 С, вода. Отпуск 160-200 С. 

 61-65

Закалка 780-800 С, вода. Отпуск 200-300 С. 

 56-61

Закалка 780-800 С, вода. Отпуск 300-400 С. 

 47-56

Закалка 780-800 С, вода. Отпуск 400-500 С. 

 37-47

Закалка 780-800 С, вода. Отпуск 500-600 С. 

 29-37

Прокаливаемость

Закалка 790 °С.

Расстояние от торца, мм / HRC э

 65,5-67

 63-65

 45,5-55

 42-43.5

 40.5-42.5

 39,5-41,5

 37-40,5

 39-40

 36-39.5


Крит.диам. в воде, мм

Крит.диам. в масле, мм

15-20 

4-6 

Сталь у8. Физические свойства

Температура испытания, °С

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

800 

900 

Модуль нормальной упругости, Е, ГПа

209 

205 

199 

192 

185 

175 

166 

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа

Плотность, pn, кг/см3

7839 

7817 

7786 

7752 

7714 

7676 

7638 

7600 

7852 

Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)

Уд. электросопротивление (p, НОм · м)

230 

305 

395 

491 

625 

769 

931 

1129 

1165 

Температура испытания, °С

20- 100 

20- 200 

20- 300 

20- 400 

20- 500 

20- 600 

20- 700 

20- 800 

20- 900 

20- 1000 

Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)

11.4 

12.2 

13.0 

13.7 

14.3 

14.8 

15.2 

14.5 

15.2 

15.7 

Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))

477 

511 

528 

548 

565 

594 

624 

724 

724 

703 


Теплостойкость, красностойкость

Теплостойкость

Температура, °С

Время, ч

Твердость, HRCэ

 150-160

 200-220

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 7500
Источник: http://www.PromGroupChel.ru/steel-u8.html

Технология закалки

Режим закалки определяется температурой, временем выдержки, скоростью охлаждения, используемой охлаждающей средой.

Способы закалки стали:

  • в одном охладителе – применяется при работе с деталями несложной конфигурации из углеродистых и легированных сталей;
  • прерывистый в двух средах – востребован для обработки высокоуглеродистых марок, которые сначала остужают в быстро охлаждающей среде (воде), а затем в медленно охлаждающей (масле);
  • струйчатый – обычно востребован при частичной закалке изделия, осуществляется в установках ТВЧ и индукторах обрызгиванием детали мощной струей воды;
  • ступенчатый – процесс, при котором деталь остывает в закалочной среде, приобретая во всех точках сечения температуру закалочной ванны, окончательное охлаждение осуществляют медленно;
  • изотермический – похож на предыдущий вид закалки стали, отличается от него временем пребывания в закалочной среде.

Типы охлаждающих сред

От правильного выбора охлаждающей среды во многом зависит конечный результат процесса.

  • Для поверхностной закалки и работы с изделиями простой конфигурации, предназначенными для дальнейшей обработки, применяется в основном вода. Она не должна содержать соли и примеси моющих средств, оптимальная температура +30°C.
  • Внимание! Использовать этот способ охлаждения для деталей сложной конфигурации не рекомендуется из-за риска появления трещин.

  • Для изделий сложной формы применяют 50% раствор каустической соды, который нагревают до +60°C. При использовании такого состава для охлаждения сталь приобретает светлый оттенок. Пары каустической соды вредны для здоровья человека.
  • Для тонкостенных деталей, изготовленных из углеродистых и легированных сталей, применяются минеральные масла, обеспечивающие постоянную температуру охлаждения, не зависящую от температуры окружающей среды. Главное условие, которое необходимо соблюдать при охлаждении сталей после закалки, – отсутствие воды в минеральных маслах. Недостатки процесса: выделение вредных для человека паров, возможность возгорания масла, образование налета, постепенная потеря эффективности охлаждающего состава.

Внимание! Для работы с изделиями из углеродистых сталей со сложным химическим составом используют комбинированное охлаждение. Оно состоит из двух этапов. Первый – охлаждение детали в воде, второй, после +200°C, – в масляной ванне. Перемещение из одной охлаждающей среды в другую должно производиться очень быстро.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 2419
Источник: https://metallz.ru/articles/zachem_nuzhna_i_kak_provoditsya_zakalka_stali/

Какие стали можно закаливать?

Процедурам закалки и отпуска не подвергается прокат и изделия из него, изготовленные из малоуглеродистых сталей типа 10, 20, 25. Этот вид термообработки эффективен для углеродистых сталей (45, 50) и инструментальных, у которых в результате твердость увеличивается в три-четыре раза.

Таблица режимов закалки и областей применения для некоторых видов инструментальных сталей

Марка стали

Для какого инструмента используется

Температура закалки, °C

Температура отпуска, °C

Охлаждающая среда для закалки

Охлаждающая среда для отпуска

У7

Молотки, кувалды, плотницкий инструмент

800

170

Вода

Вода, масло

У7А

Зубила, отвертки, клейма, топоры

800

170

Вода

Вода, масло

У8, У8А

Пуансоны, матрицы, стамески, пробойники, ножовочные ручные полотна

800

170

Вода

Вода, масло

У10, У10А

Деревообрабатывающий инструмент, керны, резцы строгальные и токарные

790

180

Вода

Вода, масло

У11

Метчики

780

180

Вода

Вода, масло

У12

Надфили

780

180

Вода

Вода, масло

Р9

Метчики, ножовочные полотна станочные, сверла по металлу, фрезы

1250

580

Масло

Воздух в печи

Р18

Ножовочные полотна станочные, сверла по металлу, фрезы

1300

580

Масло

Воздух в печи

ШХ6

Напильники

810

200

Масло

Воздух

ШХ15

Ножовочные полотна станочные

845

400

Масло

Воздух

9ХС

Плашки, сверла спиральные по дереву

860

170

Масло

Воздух

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1714
Источник: https://metallz.ru/articles/zachem_nuzhna_i_kak_provoditsya_zakalka_stali/

Как закалить сталь в домашних условиях?

Закалку и отпуск желательно осуществлять в производственных условиях с использованием специального оборудования и приборов. Однако домашние умельцы часто практикуют это в собственных мастерских. Для нагрева изделия используют электроплиты, духовки, раскаленный песок, паяльные лампы, костер. Самостоятельная термообработка оправдана в случае необходимости упрочнения режущей кромки инструмента.

Как сделать закаленную сталь:

  • перед термообработкой изделие необходимо очистить от масла и ржавчины;
  • равномерно разогреть;
  • охладить и произвести отпуск в соответствии с режимами, рекомендованными для конкретной марки стали.

При необходимости проведения термообработки в домашних условиях в отсутствии приборов температуру металла ориентировочно определяют по цветам побежалости. Условие – помещение не должно быть освещено солнцем.

Определение! Цветами побежалости называют оксидные пленки, образующиеся без участия молекул воды на сплавах на основе железа во время нагрева. Каждому интервалу температур соответствует определенный цвет:

  • темно-коричневый – 530-580°C;
  • коричнево-красный – 580-650°C;
  • вишневый – 650-730°C;
  • вишнево-красный – 730-770°C;
  • вишнево-алый – 770-800°C;
  • светло-вишнево-алый – 800-830°C;
  • ярко-красный – 830-870°C;
  • красный – 870-900°C;
  • оранжевый – 900-1050°C;
  • темно-желтый – 1050-1150°C;
  • светло-желтый – 1150-1250°C;
  • желто-белый – 1250-1300°C;

ослепительно белый – более 1300°C. 

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 1455
Источник: https://metallz.ru/articles/zachem_nuzhna_i_kak_provoditsya_zakalka_stali/
Кол-во блоков: 8 | Общее кол-во символов: 16247
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

  1. http://www.PromGroupChel.ru/steel-u8.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 9172 (56%)
  2. http://www.materialscience.ru/subjects/materialovedenie/kontrolnie/kontrolnaya_rabota_1_variant_19_vopros_5_12_05_2010/: использовано 1 блоков из 2, кол-во символов 91 (1%)
  3. https://metallz.ru/articles/zachem_nuzhna_i_kak_provoditsya_zakalka_stali/: использовано 5 блоков из 5, кол-во символов 6984 (43%)


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий