Стальной пруток У8А: конструкционная инструментальная сталь для режущего и мерительного инструмента
Стальной пруток У8А — горячекатаный или калиброванный сортовой прокат из углеродистой инструментальной стали марки У8А по ГОСТ 1435-99. Буква «А» в обозначении указывает на ограниченное содержание серы (не более 0,018 %) и фосфора (не более 0,025 %), что обеспечивает повышенную чистоту металла по неметаллическим включениям. Пруток поставляется в виде круглого профиля диаметром 5–200 мм, квадрата 8–100 мм и шестигранника 8–70 мм. Массовая доля углерода — 0,76–0,84 %. Структура в состоянии поставки — перлит и сорбитообразный перлит; твёрдость без термообработки — 187–207 HB.
Технические характеристики и режимы термообработки
Сталь У8А относится к доэвтектоидным углеродистым инструментальным сталям, не легирована. Критические точки: Ac1 — 730 C, Ac3 — 750 C, Ar1 — 700 C. Температура закалки — 780–800 C в воде или 800–820 C в масле. Отпуск проводят при 150–200 C для режущего инструмента (твёрдость 60–63 HRC) или при 300–400 C для пружинно-ударного инструмента (твёрдость 45–52 HRC). Прокаливаемость ограничена: критический диаметр в воде — 12–15 мм, в масле — 5–8 мм.
Пруток У8А хорошо обрабатывается резанием в отожжённом состоянии (твёрдость 170–187 HB), удовлетворительно сваривается контактной сваркой, склонен к отпускной хрупкости при медленном охлаждении после высокого отпуска. Обезуглероживание при нагреве под закалку — до 0,3 мм на сторону при нарушении защитной атмосферы.
| Параметр | Значение | Условие | Стандарт | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля углерода | 0,76–0,84 % | плавка | ГОСТ 1435-99 | основной элемент |
| Предел прочности (отожжённый) | 600–750 МПа | 20 C | ГОСТ 1497 | зависит от диаметра |
| Твёрдость после закалки | 60–63 HRC | закалка 780–800 C, отпуск 180 C | ГОСТ 9013 | режущий инструмент |
| Ударная вязкость | 20–30 Дж/см | закалка + отпуск 320 C | ГОСТ 9454 | ударный инструмент |
| Критический диаметр прокаливаемости | 12–15 мм | охлаждение в воде | ГОСТ 5657 | ограниченная прокаливаемость |
| Сера / фосфор | 0,018 % / 0,025 % | ковшовая проба | ГОСТ 1435-99 | категория «А» |
Сортамент и состояние поставки
- Круг горячекатаный — диаметр 5–200 мм, ГОСТ 2590-2006, длина 2–6 м.
- Круг калиброванный — диаметр 3–100 мм, квалитет h11–h12, ГОСТ 7417-75.
- Квадрат — 8–100 мм, ГОСТ 2591-2006.
- Шестигранник — 8–70 мм, ГОСТ 2879-2006.
- Пруток со специальной отделкой поверхности — h9–h10, ГОСТ 14955-77.
- Состояние поставки — без термообработки, отожжённый (170–187 HB) или нормализованный.
Области применения
Пруток У8А применяется для изготовления инструмента, работающего при умеренных скоростях резания и ударных нагрузках, где не требуется высокая теплостойкость:
- Режущий инструмент: метчики, развёртки, зенкеры, пилы по дереву, ножовочные полотна, фрезы малых диаметров.
- Мерительный инструмент: скобы, пробки, калибры, шаблоны.
- Ударно-штамповый инструмент: зубила, бородки, кернеры, пуансоны малых сечений.
- Пружинно-ударный инструмент: пружины, рессоры, кольца после среднего отпуска.
- Детали текстильных машин, швейного оборудования, деревообрабатывающих станков.
- Слесарный инструмент: отвёртки, стамески, напильники (после закалки).
Технологические особенности обработки
При токарной обработке отожжённого прутка У8А применяют твердосплавный инструмент марок ВК6, Т15К6; скорость резания — 80–120 м/мин. Сверление отверстий в калиброванном прутке выполняют спиральными свёрлами из быстрорежущей стали Р6М5 с охлаждением СОЖ. Шлифование после закалки — кругами из электрокорунда 24А или 25А, зернистость 25–40, твёрдость СМ1–СМ2. Для снятия внутренних напряжений после черновой обработки рекомендуется отжиг при 650–680 C с медленным охлаждением.
Пруток У8А склонен к образованию трещин при закалке в воде деталей сложной формы и сечением более 15 мм. Для снижения риска применяют ступенчатую закалку в расплаве солей при 180–200 C или изотермическую закалку при 250–300 C с последующим отпуском. Обезуглероженный слой удаляют механической обработкой перед финишной термообработкой.
Вопросы и ответы
Чем сталь У8А отличается от стали У8?
Марка У8А содержит ограниченное количество серы ( 0,018 %) и фосфора ( 0,025 %) против 0,030 % и 0,035 % соответственно у У8. Это снижает склонность к хрупкости и повышает чистоту по неметаллическим включениям, что критично для мерительного и режущего инструмента.
Какая твёрдость достигается после закалки прутка У8А?
После закалки в воде от 780–800 C и отпуска при 150–200 C твёрдость составляет 60–63 HRC. При отпуске 300–400 C твёрдость снижается до 45–52 HRC, что применяется для ударного инструмента.
Можно ли сваривать пруток У8А?
Контактная сварка возможна с последующей термообработкой зоны соединения. Дуговая сварка не рекомендуется из-за высокого содержания углерода — образуются закалочные структуры и трещины. При необходимости применяют подогрев до 200–300 C и последующий отжиг.
Для каких диаметров эффективна прокаливаемость У8А?
Критический диаметр прокаливаемости в воде — 12–15 мм, в масле — 5–8 мм. Для деталей большего сечения твёрдость по сечению неравномерна, поэтому У8А не применяют для массивного инструмента.
