Сталь У10А-7ХНМ: плюсы и минусы для ножей, отзывы и характеристики

Расшифровка маркировки У10/У10А

Согласно ГОСТу 1435-1999 первая буква «У» обозначает, что марка стали углеродистая. Цифра «10» говорит о средней массовой доле углерода в десятых долях процента, соответственно это значение будет равняться 1. Маркировка в виде буквы «А» указывает на высококачественную сталь, с повышенными требованиями к химическому составу.

ГОСТ

Производители выпускают несколько вариантов поставки, в том числе:

• фасонный прокат по гост 2590-2006, гост 2591-2006;
• пруток и серебрянку по гост 1435-99, гост 14955-77;
• поковки, ленту и многие другие.

Химический состав стали

Сталь У10 применяют для производства режущего инструмента. Она относится к сплавам с небольшой прокаливаемостью и не отличающимся высокой теплостойкостью. Режущий инструмент из этого сплава отличается небольшими габаритами. Химический состав сталей рассмотрим в таблицах:

Сталь У10

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%
0,96 — 1,03	0,17 — 0,33	0,17 — 0,33	до 0,25	до 0,028	до 0,03	до 0,2	до 0,25

Сталь У10А

C,%	Si,%	Mn,%	Ni,%	S,%	P,%	Cr,%	Cu,%
0,96 — 1,03	0,17 — 0,33	0,17 — 0,28	до 0,2	до 0,018	до 0,025	до 0,2	до 0,2

Сталь У10 занимает среднее значение в группе углеродистых сталей. Они имеют ценность, как конструкционный и инструментальный материал. В соответствии с ТУ заказчика, содержание некоторых легирующих элементов может колебаться в сотых долях от общего объёма металла.

Химические элементы и их значение в составе стали для ножей:
Углерод (C)	без достаточного количества углерода очень сложно получить подходящую твердость. Это самый важный элемент в стали, он повышает её прочность.
Хром (Cr)	придаёт сплаву повышенные антикоррозийные свойства, карбиды хрома увеличивают износостойкость и прокаливаемость. Большое содержание хрома в сплаве влияет на его его хрупкость.
Марганец (Mn)	повышает износостойкость и прочность. Его содержание положительно влияет на зерновую структуру сплава, а также способствует отличной прокаливаемости.
Молибден (Mo)	предотвращает возникновение ломкости стали, позволяет сохранять прочность при высоких температурах. Также увеличивает устойчивость к коррозии, прочность, ударную вязкость.
Кремний (Si)	увеличивает прочность и износоустойчивость стали, как и марганец, он делает сталь более стабильной и надежной.
Ванадий (V)	формирует структуру карбидов таким образом, чтобы повысить сопротивление износу, живучесть и прокаливаемость.
Никель (Ni)	повышает устойчивость к коррозии, предотвращает гниение стали. Повышает прочность стали.
Ниобий (Nb)	лучший формирователь карбидов, который обеспечивает коррозионностойкость, пластичность, износостойкость.
Вольфрам (W)	увеличивает износостойкость стали, повышает её стабильность при закалке и стойкость к высоким температурам.
Кобальт (Co)	усиливает эффекты других отдельных элементов в более сложных сплавах. Повышает прочность и твердость.
Сера (S)	является вредной примесью, приводит к образованию трещин и надрывов. Обычно содержание серы в высококачественной стали ограничено. Наличие сульфидов недопустимо для ответственных деталей.
Фосфор (P)	ухудшает пластические свойства сплава, вызывая явление хладноломкости. В сталях допускается содержание фосфора в очень малых количествах.

Характеристики стали

Характеристика	Значение
Марка и аналоги	Заменители — У11, У12Аналоги — S-101/102; ABN / C-100-KN; C-102; C-105-E2U; 1645; OSC-10; 1880; 19191; AFNOR-NF; SK-3; T-72301; F. 515; N-10 (E); T10 (A)
Класс	Сталь инструментальная углеродистая
Виды выпуска	Сортовой прокат, в том числе фасонный, калиброванный пруток, шлифованный пруток и серебрянка, полоса, лента, поковки и кованые заготовки, лента
Твердость металла	60-62 HRC
Температура закаливания	Закалка 800 °С, масло или расплав солей при 190 °С. Отпуск 160-200 °С
Тип охлаждения	Охлаждение в ямах, на воздухе
Уровень хрупкости	не склонна
Ударная вязкость	0.11 МДж/м^2
Температура критических точек	Ac1 = 730 , Ac3(Acm) = 800 , Ar1 = 700 , Mn = 210

Прокаливаемость стали У10 (А) менее интенсивная чем у многих аналогов. Закалку сплава производят не только в воде, но и в масле. Некоторые инструменты изготовленные из металла, закалены лишь у поверхности. А сердцевина заготовки ослаблена.

Закалка в воде иногда невозможна из-за вероятности деформации сплава. Но такие вещи порой недопустимы при изготовлении и проектировании инструментов. У которых нет заострённых углов и резко выраженных перепадов поперечного сечения.

Механические свойства стали У10/У10А

Полосы стали У10.

Разновидность стали с литерой «А» имеет качество выше чем у сплава У10. Тут играет роль содержание фосфора и серы, которые сведены к минимуму. Прочность на слом и растрескивание более высоки чем у обычного сплава. Проведённые эксперименты показывают, что сталь У10А образует существенно меньше количество сколов.

Характеристики стали У10 в этом направлении заметно хуже. Если изготавливать ножи из сплава, то качество было бы очень непредсказуемым. Если попробовать расколоть таким топором полено, то лезвие могло бы выгнуться волной в обе стороны.

Или он бы начал скалываться. Получается, что сталь У10А предпочтительнее использовать в качестве расходного материала для всевозможный инструментов. А сплав У10 лучше подходит для конструкционных заготовок.

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

t испытания, °CsB, МПаd5, %y, %

Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный. Скорость деформирования 10 мм/мин. Скорость деформации 0,007 1/с.
700	105	50	87
800	90	52	100
900	55	59	100
1000	29	70	100
1100	18	78	100
1200	16	86	100

Физические свойства

Сталь У10 не переносит сильных ударов. Это указывается в ГОСТе 1435-1999. Твёрдость сплава при правильной термообработке составляет 58-62 HRC.

Теплопроводность при нагреве металла до 100 градусов экстремум на графике возрастает, далее идёт на убыль.

При температуре в 20 градусов показатель устанавливается на отметке в 40 ватт тепловой мощности. При 100 градусах повышается до 44 единиц, а далее идёт на убыль, при 1000 градусов показатель равняется 33 единицы. Сплав имеет следующие физические характеристики:

• предел кратковременной прочности 750 МПа;
• плотность сплава 7,81 г/см3;
• прочность на сжатие, слом и излом составляет не более 250 МПа.

Плюсы и минусы стали У10А

Для сваривания поверхностей из сплава У10 и У10А, требуется предварительная термообработка металла. Материал относится к трудносвариваемым. Сталь имеет свои положительные и отрицательные стороны, рассмотрим их подробнее:

Плюсы

• ножи из сплава получаются очень острые, такой клинок можно заточить до бритвенной остроты;
• режущая кромка ножей из сплава остаётся очень длительное время острой, изделия очень долго не тупятся;
• изделия из металла устойчивы к выкрашиванию, загиб краёв режущей кромки не страшен, даже при разделке небольшой тушки на охоте;
• ножом можно заменить отвёртку, работать им можно в агрессивных средах;
• применяется для изготовления частными мастерами эксклюзивных изделий;
• благодаря несложной технологии производства, стоимость готовой продукции не сильно высокая;
• материал соответствует всем необходимым гигиеническим нормам;
• нож из этого сплава может прослужить своему владельцу до 50 лет;
• простота ухода за изделиями из сплава, достаточно удалить влагу с поверхности клинка и больше ничего не требуется;
• сплав легко поддаётся травлению в растворе персульфата аммония и воды;
• коллекционером нравится внешний вид изделий из сплава.

Минусы

• изделия из стали боятся ударов;
• в полевых условиях заточить нож не получится, слишком высока твёрдость;
• сталь плохо противостоит коррозии.

Твердость стали У10А

Состояние поставки, режим термообработкиHRCэ поверхностиНВ

Отжиг	—	207
Закалка 770-800 С, вода	Св. 63	—
Сечение до 10-12 мм. Закалка 800 С, масло или расплав солей при 190 С. Отпуск 160-200 С	57-61	—
Сечение до 8 мм. Закалка 800 С, масло или расплав солей при 190 С. Отпуск 380-480 С. (рекомендуется для пружин и деталей пружинного типа)	44-50	—
Сечение до 66 мм. Закалка 770 С, вода или 5-10 %-ный раствор NaCl. Отпуск 170 С	59-63	—
Пружины. Изотермическая закалка 800 С в расплаве солей с водой. Температура изотермы 280-360 С. Отпуск 280-360 С	44-52	—
Поверхностная закалка с индукционным нагревом. Отпуск 160-200 С	59-63	—
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 160-200 С	—	—
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 200-300 С	—	—
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 300-400 С	—	—
Закалка 760-780 С, вода. Отпуск 400-500 С	—	—

Метод Виккерса

При измерении твердости по методу Виккерса в качестве индентора используется наконечник в форме пирамиды, грани которой сходятся между собой под углом в 136 градусов. Для обеспечения точности испытания важно соблюсти несколько моментов:

• нагрузка должна приходиться строго в центр алмазного наконечника;
• вектор приложения нагрузки должен быть строго перпендикулярен поверхности испытуемого образца.

Измерения происходят по следующему алгоритму: проверяемый образец помещают на специальный стол, сверху в образец происходит вдавливание индентора сразу с необходимым уровнем нагрузки (максимальное возможное значение до 100 кгс). Далее происходит удержание индентора под нагрузкой в течение 10-15 секунд. После снятия индентора происходит измерение глубины вдавливания и диагонали отпечатка.

Далее происходит расчет по форму, где учитывается соотношение приложенной нагрузки к диагонали отпечатка и времени в течение которого происходило испытание. Твердость указывается в формате кгс/мм2, формат отображения HV. Метод Виккерса за счет использования алмазного наконечника позволяет делать более точные измерения, чем метод Бринелля.

Применение стали У10

Сплавы У10 и У10А используются для изготовления инструментов и приспособлений, которые испытывают нагрузки без перегрева острия. К таким инструментам относятся метчики для нарезки внутренней резьбы, пильное полотно по дереву, рашпили, топоры, матричные штампователи холодного действия.

Стальная лента холодного проката применяется для изготовления различных пружин, щупов, клапанов, раздваивающихся лезвий, ламельных контактов, детали для часовой промышленности. Толщина ленты, колеблется от 20 мкм до 2,5 мм, разница довольно ощутима.Из стали У10 изготавливают пильные диски для привода, сердечников, поперечных ножовок, игольной проволоки, обычных сверлящих резаков и холодноштамповочных матриц. Также производят из сплава упрощённые калибры, шаберы, накатывающие ролики и напильники.

Сплав У10А применяется для изготовления ножей общехозяйственного и особого назначения. Их применяют в домашнем быту и заведениях общепита. Штамповка стали У10 должна быть не шире 3 см, тогда изделие получится достойного качества.

Примеры ножей из стали У10 и У10А.

Обработка

Маятниковое изменение температурного режима осуществляется исключительно в печах камерного и шахтного видов. Обработка с постоянным теплосъёмом и сфероидизация необходимы стали У10. Температура должна быть при этом в 760 градусов.

Выдержка в таких условиях необходима в течение 2,5 часов. При непрерывном функционировании печи, проводится изотермический отжиг.

Нагрев происходит с учётом накала стали одного миллиметра в минуту. Для правильной обработки используется конвейер.

В процессе отжига сталь приобретает мелкозернистую структуру. Такие показатели лучше чем соответствующая ей крупнозернистая. Сферодизация придаёт сплаву зернистую структуру. При каждом прохождении температурной ступени заготовки выдерживаются 45 минут.

Ковка стали У10 начинается при температуре в 1180 градусов, заканчивается она при 800. Заготовки до 100 мм2 остужают открыто. При больших размерах детали её оставляют в термопечи, и остывание проходит вместе с ней. Закалка производится при 800 градусах.

Термическая обработка метчиков

Нагрев производится в соляных ваннах. Таким образом производится термическая обработка стали, что поверхностностные слои получают дополнительную твёрдость, а сердцевина остаётся вязкой. Это способствует дополнительной стойкости метчика.В результате срок использования инструмента растёт. Метчики изготовленные из сплава У10А, в диаметре до 8 мм охлаждают в масле. Если заготовка больших размеров её охлаждают в воде. Оба типа заготовок отпускаются в масляной ванне при температуре до 180 градусов.

Твёрдость изделия после отпуска достигает 57-63 HRC. Выбирая режущий инструмент, технолог должен понимать, что сплав У10 и его аналоги теряют свои свойства при 190-200 °C. Любой человек, который занимался слесарными работами, обращал внимание на долгий срок эксплуатации изделий из У10.

Сталь относится к изделиям повышенной твёрдости, из неё получаются отличные напильники и надфили.

Но эти качества не очень хороши для ножей. Да, клинки долго держат заточку, это несомненно плюс. Но материал обладает высокой хрупкостью.

Изделие из чистого сплава У10А может расколоться в любую секунду. Для производства ножей применяют пакет из сплавов У10А и 7ХНМ. Такое сочетание позволяет добиться высококачественных клинков. Их применяют в туризме, охоте, рыбалке и даже экстремалы.

Прокаливаемость

Расстояние от торца, мм 1.5369153548

HRCэ	62-67	46,5-54	38-42,5	35-40	31-35,5	22-27,5	22

ТермообработкаКрит.диам. в воде, ммКрит.диам. в масле, ммКрит. твердость, HRCэ

Закалка	15-20	4-6	61
Закалка 800 С	20	—	43-66

Закалка стали У10

Процесс закаливания данного сплава является ступенчатым. Сначала заготовка помещается в горячую среду, после чего охлаждается в воде или водном соляном растворе. Оптимальная для данного сплава твердость в 62-63 HRc достигается при отпуске при t= 160оС. Инструментальная сталь У 10 в готовых изделиях обычно отличается малой толщиной, но относительно большой площадью поверхностей, поэтому такие полосы или плиты прокаливаются полностью – на всем протяжении заготовки.

Аналоги

Если сильно не вникать в определение, то У10А-7ХНМ можно считать дамасской сталью, по крайней мере, она имеет с ними довольно большое сходство. А значит и этот обширный подвид металлов можно считать её аналогами.

По своим свойствам большое сходство с У10А-7ХНМ имеет ZD-0803. Она также сочетает в себе высокие режущие показатели, устойчивость к большим нагрузкам, но требует за собой несложного, но ухода. Её закалка также находится в пределах 59-60 HRC.

Ещё один аналог, характеристик которого также чем-то напоминаю У10А-7ХНМ, это 40Х13-Х12Ф1.
Это высоколегированная марка стали повышенной твердости. Используется для режущего, мерительного инструмента, предметов домашнего обихода, предметов, предполагающих эксплуатацию на износ, например, пружин, подшипников и др.). Это популярная сталь, обладающая хорошей антикоррозионной устойчивостью.

Вторичное сырье

У10а

Разнообразие изделий велико, весь ассортимент легко увидеть просто “погуглив” или посетив любую трубную доску объявлений или по металлопрокату. Огромное количество швеллеров, уголков, прочего. Причем не всегда понятно, как авторы выставляют стоимость.

Например, вопрос содержанием: “сталь 09г2с цена за тонну” ставит просто в тупик. Ведь расшифровка не говорит не о типе проката, ни о других его свойствах качествах.

Кстати, мы уже писали статью про лом стали 09г2с – в ней более подробно расписано о вторичном использовании этой стали.

Более того, есть отличные категории, когда хотят продать лежалый лом 09г2с, новые изделия или просто уже пришедшие в непригодность материалы. Поэтому цена на этот вид металла редко фиксирована. На вес берут только то, что идет в переработку. Как деловой лом с ценой поштучно принимают швеллеры и прочее. Метражом измеряют листовой прокат. Но в принципе, эти данные могут быть рассчитаны и на вес, при условии закупки больших партий. Но тогда обе стороны рискуют продешевить, ведь количество изделий может незначительно отличаться при таком методе.

Ножи из стали У10/У10А

Клинки ножей изготовленных из углеродистой инструментальной стали У10 имеют высокие характеристики. Сплав прекрасно держит заточку и обладает высокой износостойкостью, но плохо сопротивляется коррозии, поэтому ножи следует тщательно протирать после использования. Сталь считается сплавом повышенной твёрдости и она колеблется в районе 60-64HRC.

Кухонный нож – CoolToolme JP Gyuto

CoolToolme – это авторские кухонные ножи премиум сегмента отечественного производства. Изначально ножи CTm Knives ориентировались на профессиональных шеф-поваров, но со временем они заслужили более широкого потребителя. Многие клинки делаются под заказ по личным пожеланиям покупателя. Характеристики ножа:

• Общая длина: 346 мм;
• Длина клинка: 224 мм;
• Толщина обуха: 3.8 мм;
• Материал клинка: У10;

• Материал рукояти: Дерево;
• Производитель: CTM Knives, Россия;
• Вес: 224 грамм.

Авторский кухонный нож CoolToolme JP Gyuto.

Нож разделочный – Особист

Нож ручной работы изготовлен из кованой  углеродистой стали У10А с воронением клинка. Рукоять из наборной кожи и текстолита. Данный нож идеально подойдет для охоты и туризма. Рукоять из кожи теплая, приятная на ощупь и не скользит в руке. Характеристики изделия:

• Производитель: ЗлатПрофит;
• Сталь: У10А;
• Рукоять: Кожа;
• Общая длина: 250 мм;

• Длина клинка: 140 мм;
• Ширина клинка: 30 мм;
• Толщина клинка: 4,0 мм;
• Твердость клинка: 60-62 HRC.

Нож для разделки — особист.

Складной нож – Ахиллес

Складной нож Ахиллес  – нож ручной работы от мастеров из города Златоуста, клинок ножа изготовлен из углеродистой стали У10А с воронением и украшен гравировкой в стиле Златоустовской гравюры на стали. Надежный механизм ножа складного Ахиллес  обеспечит Вам долгое и безопасное использование в любых суровых условиях. Характеристики клинка:

• Сталь: У10А;
• Рукоять накладки: Орех;
• Общая длина: 220,0 мм;
• Длина клинка: 110,0 мм;

• Ширина клинка: 25 мм;
• Толщина клинка: 3,0 мм;
• Твердость клинка: 62 HRC.

Складной нож Ахиллес ручной работы.

Отзывы

Хорошо держит РК. Относительно легко полируется. По личному опыту рекомендую на ножи для тяжелых работ. Но может заржаветь. ВасилийМинскХороша У10А, заточку держит прекрасно даже на малых углах, блестеть не будет, будет мутнеть от атмосферной влаги, но при несложном уходе и ржаветь не станет, легко травится хлорным железомРусланУфаОтличная сталь для ножа, хорошо держит РК, хорошо точится, износостойкая. Все это при правильной ТО. Недостаток вижу один — при определенных условиях ржавеет.ГригорийБелыйУ меня есть нож из У10А. Очень доволен, рез прекрасный, но требует ухода. Может заржаветь если не протирать от влаги.