Для изготовления ножей применяют металл высокого качества, который отличает повышенная прочность и стойкость. Именно такими характеристиками обладает углеродистая сталь У8. Из неё изготавливают клинки, мачете, декоративные мечи, кухонные ножи. Изделия из этого сплава имеют эффектный внешний вид, универсальны в применении, просты в заточке.
Сталь У8 зонной закалки.
Характеристики для ножей
Сплав У8 относится к группе инструментальных углеродистых сталей. Содержание углерода в нём достигает 0,83%. Этот элемент наделяет сталь повышенной прочностью, способностью переносить значительные вибрационные и механические нагрузки. Из неё изготавливают бытовые и хозяйственные ножи, ножи для рыбаков и охотников, топоры, мачете, декоративное оружие.
Плюсы
Плюсы стали У8:
- твёрдость (58-60 по шкале Роквелла) – обеспечивается технологией поэтапной термической обработки стали;
- прочность – ножи способны перерезать верёвки и канаты, открывать жестяные банки, перебивать кости;
- острота лезвия – сохраняется длительное время благодаря твёрдости металла. Для заточки используют стандартные абразивные бруски;
- теплостойкость – даже при интенсивной работе нож не нагревается, что предотвращает деформацию стали;
- стойкость к растрескиванию. Сплав отличается пониженными показателями хрупкости, поэтому даже при значительных вибрационных нагрузках металл не трескается. При падении ножей из стали У8 нет опасности повреждения лезвия.
Минусы
Ножи из стали У8 имеют и ряд минусов:
- низкая стойкость к коррозии. При постоянном контакте с водой поверхность клинка постепенно темнеет;
- необходимость регулярного ухода. После каждого использования нож следует насухо вытирать и смазывать маслом.
Нож из стали У8 – это прочный, острый и надёжный клинок. Главный его недостаток – подверженность коррозии, легко устраняется регулярным уходом, что, как правило, не вызывает трудностей у владельцев.
Характерные особенности и свойства
Имея в своём химическом составе 0,75…0,85% углерода, а также незначительное количество иных элементов – кремния, марганца, хрома, никеля и меди – сталь У8 является эктектоидной. При пониженном содержании марганца и кремния критическая скорость охлаждения всегда увеличивается. Поэтому практически сталь У8 используют лишь для изготовления металлообрабатывающего инструмента с небольшими габаритными размерами. Закалка стали такого типа допускает применение весьма жёстких охлаждающих сред (воды или водных растворов солей). Таким образом, данная сталь не относится к прокаливаемым: сердцевина остаётся вязкой, а твёрдость, полученная в результате предварительного отжига заготовок, практически такой же и остаётся.
Схема структурных превращений У8
Закалка в воду имеет и другие отрицательные последствия – при росте скорости охлаждения структура стали остаётся крупнозернистой. При дальнейшей обработке (например, ковке) эта особенность может вызвать растрескивание поковки, особенно при значительных степенях деформации. Часто при закалке в воду изделие теряет свои размеры и коробится, что вынуждает дополнительно производить калибровку инструмента.
Необходимо отметить, что эвтектика для стали У8 представляет собой уже при 723 °С чистый аустенит без всяких признаков феррита. Все это влияет на оптимальный выбор режимов термической обработки.
Температура критических точек стали У8 составляет:
- Начало аустенитного превращения, от исходного перлита при нагреве – 720 °С.
- Окончание аустенитного превращения — 740 °С.
- Температуры начала и окончания превращения аустенита в перлит при охлаждении совпадают, и находятся в пределах 700 °С.
- Мартенситное превращение, начинаясь при 810 °С, заканчивается при 245 °С.
Скачать ГОСТ 1435-99 «Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали»
Твердость стали после термообработки
Для каких ножей лучше использовать
Сталь У8 благодаря своим преимуществам универсальна в применении. Поэтому из неё делают различные режущие инструменты: от столовых приборов до топоров, пил и зубил. В случае с ножами оптимально использование для изготовления двух видов.
Хозяйственные
В эту группу попадают различные режущие инструменты, которые можно использовать при ремонте, в лесу, гараже, мастерской. Они неприхотливы, прочны, долго сохраняют заточку. Поэтому востребованы среди путешественников, любителей охоты, рыбалки, активного отдыха.
Их клинки хорошо сбалансированы, удобно лежат в руке. При этом они справляются с разными задачами: способны перерезать канат, толстую верёвку, ветку, заточить колья, отрезать проволоку, могут выступать клином для щелей. При работе не приходится волноваться о том, чтобы не повредить клинок: прочность металла настолько высока, что на поверхности стали даже не образуются царапины.
Бытовые
Такие изделия есть на кухне каждой хозяйки. В зависимости от размера, формы и толщины клинка они могут быть предназначены для нарезки мяса и рыбы, овощей и стейка, сыра. Также выделяют филейные, обвалочные, устричные. Все эти изделия могут изготавливаться из стали У8.
В таком случае они будут обладать привлекательным внешним видом, прочностью и износостойкостью. Помимо профессиональных поварских ножей в группу бытовых также попадают столовые. Для их изготовления применяют сталь пониженной твёрдости (HRC 45-50). Большим спросом пользуются карманные и складные ножи. Их отличает функциональность, удобство и долгий срок службы.
Бытовой нож из стали У8.
Сталь У8 подходит для изготовления как бытовых, так и хозяйственных ножей различных типов. Простота обработки позволяет придать изделию любую форму и толщину, сохранив при этом прочность и твёрдость. Этим и объясняется ассортимент режущих инструментов, выполненных из такого сплава.
Область применения
Сталь У8а применяется в большинстве случаев для получения рабочей поверхности режущих инструментов. Несмотря на относительно высокую устойчивость к температуре, этот металл применяется в большинстве случаев для изготовления инструментов, которые не нагреваются на момент эксплуатации. Примером можно назвать:
- Зубила.
- Стамески.
- Пилы.
- Колуны.
- Топоры.
- Молотки.
Сегодня У8 и У8а нашли применение в сфере производства слесарно-монтажных инструментов. Как ранее было отмечено, металл предназначен не только для изготовления инструментов, но и различных износостойких деталей. Пружины, ролики, простейшие калибры могут изготавливаться при применении подобной стали.
Еще одна распространенная область применения металла — изготовление штампов для холодной высадки. Подобная инструментальная сталь подходит для изготовления штампов по причине высокой прочности и ударостойкости.
Как показывают результаты проводимых тестов, при нагреве У8 и У8а быстро начинает терять свою прочность и износостойкость. Поэтому сегодня при изготовлении резцов и фрез они практически не применяются.
Химический состав и процесс обработки
Название У8 свидетельствует о том, что в составе сплава есть углерод в количестве 0,76-0,83%. Основная доля (97%) – это железо. Среди прочих добавок:
- марганец (0,17-0,33%) – снижает пластичность, увеличивая твёрдость металла;
- кремний (0,17-0,33%) – отвечает за упругость сплава, скорость его охлаждения, стойкость к воздействию влаги;
- сера (0,28%) – повышает стойкость к истиранию клинка, качество его заточки;
- никель (0,25%) – увеличивает стойкость к разрушению от коррозии;
- хром (0,2%) – способствует росту показателей прочности, крепости, коррозионной стойкости;
- фосфор (0,03%) – высокое содержание этого элемента делает металл хрупким;
- медь (0,25%) – отвечает за стойкость к коррозии.
Для придания стали У8 заявленных характеристик, сплав подвергается особой термической обработке. Во время прерывистой закалки заготовки нагревают до температуры 780С, после в воде охлаждают до 400С.
Таблица химического состава.
Дальнейшее охлаждение производится в ёмкостях с маслом, что замедляет процесс, снижая структурные напряжения в металле. В итоге заготовки для изготовления ножей приобретают повышенные показатели прочности, твёрдости, стойкости к ударам и повреждениям.
Сталь У8 (У8А) углеродистая инструментальная
Аналоги, Заменители
Cтали У7, У7А, У10, У10А. Иностранные аналоги для стали У8: C80W (Европа), SKC3 (Япония). Иностранные аналоги для стали У8А: C80W1 (Европа), W108 (США).
Расшифровка
Буква У в обозначении и следующая за ней цифра указывают среднее содержание углерода в стали в десятых долях процента. В стали У8 по ГОСТ 1435-99 содержание углерода колеблется в пределах 0,75-0,84%.
Если в обозначении стали присутствует буква А, например У8А, то эта буква указывает, что сталь является высококачественной.
Наличие в маркировки буквы Г — означает повышенное содержание марганца.
Применение У8
Сталь У8 применяется в инструменте работающем в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки: фрез, зенковок, пил продольных и дисковых, зубила, долота, накатных роликов, кернеров, лезвия ножниц для резки металла, топоры, стамески, плоскогубцы комбинированные, боковые кусачки.
Свариваемость
Сталь У8 не применяется для сварных конструкций. Способ сварки КТС (Контактно Точечная Сварка)
Характеристики
Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| У8, У8А | 7839 | 7817 | 7786 | 7752 | 7714 | 7676 | 7638 | 7600 | 7852 | — |
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| У8, У8А | — | 49 | 46 | 42 | 38 | 35 | 33 | 30 | 24 | 25 |
Удельное электросопротивление ρ, нОм*м при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| У8, У8А | — | 230 | 305 | 395 | 491 | 625 | 769 | 931 | 1129 | 1165 |
Модуль нормальной упругости (Модуль упругости) Е, ГПа, при температуре испытаний, °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| У8 | 209 | 205 | 199 | 192 | 185 | 175 | 166 | — | — | — |
| У8А | 209 | 205 | 199 | 192 | 185 | 175 | 166 | — | — | — |
Модуль упругости при сдвиге на кручением G, ГПа, при температуре испытаний °С
| Сталь | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| У8 | 81 | 80 | 77 | 74 | 71 | 67 | 62 | — | — | — |
| У8А | 81 | 80 | 77 | 74 | 71 | 67 | 62 | — | — | — |
Удельная теплоемкость 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 |
| 477 | 511 | 528 | 548 | 565 | 594 | 624 | 724 | 724 | 703 |
Температура критических точек
| Ас1 | Асm | Ar1 | Mн |
| 730 | 765(112) | 700 | 245 |
Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)
| Сталь | C | Mn | Si | S | P | Cr | Ni | Cu |
| не более | ||||||||
| У8 | 0,75-0,84 | 0,17-0,33 | 0,17-0,33 | 0,028 | 0,03 | 0,12-0,4 | 0,12-0,25 | 0,2-0,25 |
| У8А | 0,75-0,84 | 0,17-0,28 | 0,17-0,33 | 0,018 | 0,025 | 0,12-0,4 | 0,12-0,25 | 0,2-0,25 |
| У8Г | 0,8-0,9 | 0,33-0,58 | 0,17-0,33 | 0,028 | 0,03 | 0,12-0,4 | 0,12-0,25 | 0,2-0,25 |
| У8ГА | 0,8-0,9 | 0,17-0,28 | 0,17-0,33 | 0,018 | 0,025 | 0,12-0,4 | 0,12-0,25 | 0,2-0,25 |
Твердость стали после термообработки (ГОСТ 1435-90)
| Состояние поставки | Твердость |
| Сталь термообработанная | Закалка с 780-800 °С в воде |
| До HB 187 | Св. HRCэ 63 |
Механические свойства ленты (ГОСТ 2283-79)
| Состояние поставки | Сечение, мм | σв МПа, не более | δ5, (δ4), %не менее |
| Лента холоднокатаная отоженная | 0,1-1,5 | 650 | 15 |
| 1,5-4,0 | 750 | 10 | |
| Лента холоднокатаная нагартованая, класс прочности: | |||
| Н1 | 0,1-4,0 | 750-900 | — |
| Н2 | 900-1050 | — | |
| Н3 | 0,1-4,0 | 1050-1200 | — |
| Лента отожженная высшей категории качества | 0,1-4,0 | 650 | 15 |
Твердость стали в зависимости от температуры отпуска
| tотп., °С | Твердость HRCэ |
| 160-200 | 61-65 |
| 200-300 | 56-61 |
| 300-400 | 47-56 |
| 400-500 | 37-47 |
| 500-600 | 29-37 |
Примечание: закалка с 780-800 °С в воде.
Механические свойства в зависимости от температуры испытаний
| tисп, °С | σ0.2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | Твердость НВ |
| 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 с 780 °С в масле; отпуск при 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 | — |
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1180, конца 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, сечения 101-300 мм — в яме. Обрабатываемость резанием — Кv тв.спл = 1,2 и Кv б.ст = 1,1 при НВ 187-227. Склонность к отпускной хрупкости — не склонна. Флокеночувствительность — не чувствительна.
Узнать еще
Сталь 25 конструкционная углеродистая сталь…
Сталь У12, У12А инструментальная углеродистая…
Сталь инструментальная углеродистая…
Сталь 40 конструкционная углеродистая качественная…
