Сталь 10 — конструкционная углеродистая качественная сталь

Характеристика стали марки 10

Сталь 10 — конструкционная углеродистая качественная сталь, сваривается без ограничений. Сварка осуществляется без подогрева и без последующей термообработки, способы: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка под флюсом и газовой защитой, КТС, ЭШС.

Пластичность металла позволяет использовать их для изготовления штампованных частей и деталей. Для выпуска промышленного количества товара осуществляется технология холодной штамповки. Не склонна к флокеночувствительности, склонность к отпускной хрупкости отсутствует. Твердость стали 10: HB 10 -1 = 143 МПа. Обрабатываемость резанием В горячекатанном состоянии при НВ 99-107 и σB = 450 МПа, Kυ тв.спл. = 2,1, Kυ б.ст. = 1,6. Нашла свое применение в производстве труб и крепежных деталей котлов и трубопроводов ТЭЦ, из стали 10 изготавливают трубные крепежные детали АЭС, крепежные детали паровых и газовых турбин. При применении химико-термической обработки спектр применения резко расширяется, из нее изготавливают втулки, ушки рессор, диафрагмы, шайбы, винты, детали работающие до 350 °С к которымпредъявляются требования высокой поверхностной твердости и износоустойчивости при невысокой прочности сердцевины. Высокий предел выносливости определяет применение материала при изготовлении ответственных деталей, которые предназначены для длительной работы. Ковку производят при температурном режиме от 1300 до 700 0С, охлаждение на воздухе.

Плюсы

высокая прочность;минимальный износ — хорошо держит заточку;повышенная устойчивостью к коррозионному разрушению;ванадий в структуре материала обеспечивает повышенную износоустойчивость

Минусы

Незначительно подвержена коррозии — этот недостаток проявляется только при длительном контакте с водой, особенно с морской или любой другой агрессивной средой.

Расшифровка стали 10

Марка стали указывает на ее химический состав, качество и степень раскисления. Чем меньше цифр и букв в марке, тем проще состав металла . Одной цифрой обозначаются спокойные углеродистые стали, состоящие из железа на 98-99%.

• Слово «сталь» означает, что марка является качественной. Качество стали определяется по процентному содержанию вредных примесей — фосфора и серы, чем ниже процент, тем выше качество. Различают стали обыкновенного качества (ст), качественные (сталь), высококачественные (А) и особо высококачественные (Ш).
• 10 – это процентное содержание углерода в сотых долях. В стали 10 содержится 0.1% углерода. Углерод в значимых концентрациях меняет свойства сплава, придает прочность и твердость, но снижает пластичность и ударную вязкость. Углеродистые стали неустойчивы к коррозии, не применяются в агрессивных средах, но хорошо подходят для производства изделий массового назначения из-за низкой стоимость и простоты производственного процесса.
• Сп – означает степень раскисления – спокойная. Если в маркировке степень раскисления не указана, как в случае со сталью 10, значит это спокойная сталь. Раскисление, это процесс удаления из сплава примесей, в первую очередь кислорода и азота, чтобы снизить образование пузырьков и газовых раковин при затвердевании сплава на последних этапах производства. По степени раскисления сталь бывает спокойной (сп), полуспокойной (пс) и кипящей (кп). Кипящая содержит больше всего примесей, ее структура пориста и неоднородна. Спокойная максимально очищена от примесей и однородна. Полуспокойная занимает промежуточное положение.

Состав стали не ограничивается элементами, указанными в марке. Маркировка перечисляет только те добавки, которые содержатся в значимых количествах и влияют на свойства сплава.

Назначение

Сталь 10 – углеродистая, качественная, конструкционная сталь – данные определения указывают на ее назначение.

Углеродистая – означает нелегированная, с минимальным количеством добавок в составе. Недостатком таких сталей является подверженность коррозии и нежелательность эксплуатации при очень высоких или очень низких температурах. К достоинствам можно отнести простоту изготовления, низкую стоимость, обусловленную отсутствием в составе дорогих добавок, высокие эксплуатационные характеристики в нормальных условиях. Это лучшая сталь для изделий массового назначения – конструкций, труб, крепежей, арматуры, ограждений, обшивок, балок, швеллеров и т.д.

Конструкционная – означает, что сталь предназначена для изготовления конструкций (сварных и несварных) и деталей механизмов. Такие сталь пользуются большой популярностью в машиностроении и строительстве. В зависимости от их характеристик, из них изготавливают жесткие несущие конструкции, каркасы, фермы, ответственные и неответственные детали, крепежи, арматуру и т.д.

Применение

Листовой прокат стали 10 используют для холодной штамповки деталей, соотношение прочность/пластичность делают его наиболее подходящим для этого способа обработки. Из стали 10 делают детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности и износостойкости. Сталь 10 – улучшаемый сплав, детали могут подвергаться химико-термической обработке для улучшения эксплуатационных характеристик. Популярны горячедеформированные, холоднодеформированные, сварные трубы из стали 10, а также элементы котлов, теплоэлектростанций, гидравлических систем.

Применение стали 10 для трубопроводов в зависимости от параметров транспортируемой среды (ГОСТ 32569-2013)

Пределы применения, виды обязательных испытаний и контроля прокладок из стали 10 для давления свыше 10 МПа (100 кгс/см2) (ГОСТ 32569-2013)

Применение стали 10 для изготовления крепежных деталей (ГОСТ 32569-2013)

Виды поставки

Основные свойства

Сталь 10 (ГОСТ определяет концентрацию всех химических элементов и наличие определенных характеристик) относится к группе конструкционных углеродистых металлов.

Широкая область применения материала связана с особыми эксплуатационными характеристиками:

1. Хорошая пластичность, что позволяет применять их для производства штампованных деталей. Для выпуска большого количества продукции часто применяется технология холодной штамповки.
2. Хорошая степень свариваемости материала. Применение сварочного аппарата не требует предварительного нагрева заготовки. Процесс сварки может проводится при применении различных технологий. Получаемый шов характеризуется отличной прочностью и надежностью, дополнительная термическая обработка не требуется.
3. Структура характеризуется хорошей коррозионной стойкостью. Стоит учитывать, что эта сталь не относится к группе нержавеек, так как в состав не включается большое количество хрома или других легирующих элементов. Стойкость к влаге существенно расширяет область применения материала, однако поверхность может реагировать на воздействие некоторых кислот и других химических элементов.
4. Стоит учитывать и низкую теплостойкость. Именно поэтому ст10, характеристики которой определяют широкое распространение в машиностроительной области, нельзя применять при изготовлении деталей, которые подвержены активному износу. Слишком сильный нагрев может привести к существенному ухудшению эксплуатационных характеристик. К примеру, нагрев на момент трения становится причиной снижения износоустойчивости, а также твердости поверхности.
5. Есть возможность провести обработку резанием. Это свойство также указывается в ГОСТ 1050-88. Заготовки из рассматриваемой стали легко обрабатывать на станках и ручных инструментом.
6. Высокий предел выносливости определяет применение материала при изготовлении ответственных деталей, которые предназначены для длительной работы.
7. Прокаливаемость позволяет также существенно расширить область применения изготавливаемых деталей.

Механические свойства стали 10

Для улучшения основных качеств проводится термообработка стали 10. Она позволяет существенно повысить твердость поверхности. Процесс термической обработки может привести к тому, что структура становится хрупкой. Именно поэтому следующий шаг заключается в отпуске для снижения внутренних напряжений. Охлаждение заготовки проводится на открытом воздухе или в воде, а также масле. В последнее время чаще всего используется масло, так как равномерное охлаждение позволяет снизить вероятность появления серьезных дефектов в виде окалины и структурных трещин.

Плотность качественной углеродистой стали 10 составляет 7800 — 7870 кг/м3.

Химический состав и его влияние на свойства стали

Помимо указанных в маркировке химических элементов, в состав стали входит большое количество примесей и добавок. Они не указываются в маркировке из-за незначительной концентрации.

• Кремний. Вводится в состав в качестве раскислителя, связывает вредные примеси и остается в незначительном количестве – до 0.4%.
• Никель. При высоком процентном содержании делает сталь устойчивой к коррозии, немагнитной и жаропрочной. Повышает вязкость, упругость и обрабатываемость.
• Марганец. Раскисляет сталь, связывает серу, улучшает обрабатываемость стали, в частности – прокаливаемость.
• Сера. Образует с железом вредное соединение – сульфид железа. Негативно влияет на структуру стали, придает сплаву красноломкость.
• Фосфор. Придает стали хладноломкость – склонность к хрупкости при низких температурах.
• Хром. Один из самых распространенных легирующих элементов, недорогой и эффективный, в больших количествах делает сталь нержавеющей, немагнитной, жаростойкой.
• Медь. Сталь с высоким содержанием меди лучше прокаливается и менее подвержена коррозии.
• Мышьяк. Оказывает вредное влияние, похожее на влияние фосфора, но меньшей интенсивности. Немного повышает антикоррозионные свойства.

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Свойства

Износостойкость цементованной стали

Температура критических точек

Температура критических точек материала 10.

Технологические свойства

Технологические свойства материала 10 .

Механические свойства

Механические свойства при Т=20oС материала 10 .

Твердость

Твердость HB (по Бринеллю) для металлопродукции из стали 10 (ГОСТ 1050-2013)

Минимальное значение предела текучести, МПа (кгс/мм2) при расчетной температуре (ПНАЭ Г-7-002-86)

Минимальное значение предела прочности (временного сопротивления), МПа (кгс/мм2) при расчетной температуре (ПНАЭ Г-7-002-86)

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Модуль нормальной упругости (Модуль Юнга) Е, ГПа

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Физические свойства

Зарубежные и отечественные аналоги

Сталь 10 – отечественные аналоги