Коэффициент теплопроводности сталь 10

Обновлено: 04.02.2023

Сталь 10 – углеродистая конструкционная сталь, отличающаяся умеренной прочностью, хорошими показателями пластичности, ударной вязкости, отличной свариваемостью и высокими эксплуатационными характеристиками в нормальных условиях. Применяется в строительстве, при изготовлении деталей холодной штамповкой, при производстве труб.

Расшифровка стали 10

  • 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)

Марка
стали,
класс
прочности,
стандарт
или ТУ

Технические
требования
на трубы
(стандарт или ТУ)

Номинальный
диаметр, мм

Виды
испытаний
и требований
(стандарт или ТУ)

Транспортируемая
среда (см. ГОСТ
32569-2013
обозначения
таблицы 5.1)

Расчетные
параметры
трубопровода

Максимальное
давление,
МПа

Максимальная
температура,
°С

Толщина
стенки
трубы, мм

Минимальная
температура в
зависимости от
толщины стенки
трубы при
наряжении в
стенке от
внутреннего
давления [σ], °C

Сталь 10 конструкционная углеродистая качественная

Цифра 10 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,10%.

Вид поставки

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 8239-89.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
  • Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
  • Лента ГОСТ 6009-74. ГОСТ 10234-77.
  • Полоса ГОСТ 1577-93, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
  • Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
  • Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 1060-83, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Характеристики и описание

Сталь 10 относится к конструкционным малоуглеродистым нелегированным качественным сталям и характеризуется высокими пластическими свойствами и применяется преимущественно для изготовления изделий холодной штамповкой, высадкой и волочением.
Для повышения прочности и улучшения обрабатываемости низкоуглеродистая сталь марок 10 подвергается нормализации с температуры 930-950° С.

Назначение

Детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности. После ХТО — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

C Si Mn Cr S Р Cu Ni As
не более
0,07-0,14 0,17-0,37 0,35-0,65 0,15 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Марка
стали
Массовая доля элементов, %
C Si Mn P S Cr Ni Cu
не более
10 0,07-0,14 0,17-0,37 0,35-0,65 0,030 0,035 0,15 0,30 0,30

Износостойкость цементованной стали 10

Характеристика
термической
обработки
Твердость
по Виккерсу HV
Износ, мг
образца бронзового
вкладыша
Цементация на глубину 1,5 мм,
закалка при 780°С,
отпуск при 170°С
782 4,0 3,0

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

tисп., °С σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/см 2
20 260 420 32 69 221
200 220 485 20 55 176
300 175 515 23 55 142
400 170 355 24 70 98
500 160 255 19 63 78

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 900-920 °С, охл. на воздухе.

Предел выносливости

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/1000 = 108 МПа, σ 400 1/100000 = 78 МПа, σ 450 1/10000 = 69 МПа, σ 450 1/100000 = 44 МПа

Ударная вязкость KCU

ПРИМЕЧАНИЕ. Пруток диаметром 35 мм.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1300, конца 700. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после химикотермической обработки. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 2,1 и Kv б.ст. = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 99-107 и σв = 450 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Высокоуглеродистая сталь 10: важные характеристики и применение


Сталь 10 – это марка высокоуглеродистой стали с содержанием углерода около 0,07–0.14 процентов по ГОСТ-1050-2013. Официальный класс – “нелегированная качественная”.

Расшифровка, химический состав, предел текучести и иные характеристики

  1. Твёрдость данной стали – до 143 НВ (это метод Бринелля), согласно ГОСТ, что написан в описании. По методу Роквелла – от 31 до 20,5 HRC в зависимости от расстояния до торца.
  2. Плотность этой стали варьируется от 7856 килограммов на метр кубический при 20 градусах по Цельсию до 7594 при 900 градусах.
  3. Число 10 в марке означает, что средний процент углерода, который содержит сплав, составляет одну десятую.
  4. Массовая доля элементов в химсоставе материала: углерода – от 0,07 до 0,14 процентов, кремния – 0,17–37, марганца – 0,35–0,65, фосфора – 0,030 %, серы – 0,035, хрома – до 0,15, максимум меди – 0,15 %, никеля – до 0,30. Остальные проценты забрало железо.
  5. Предел кратковременной прочности – это 290–420 H на миллиметр квадратный в зависимости сортамента при двадцати градусах по Цельсию.
  6. Предел текучести составляет около 205 H на миллиметр квадратный.
  7. Ударная вязкость (KCU) ст. 10 при 35 миллиметровом прутке без термообработки с плюс 20 градусами температуры по Цельсию – 235 джоулей на квадратный сантиметр, –20 градусах – 196, –40 – 157, –60 – 78 джоулей на кв. см.

При нормализации: +20 – 73–265, –20 – 203–216, –40 – 179.

Сам материал описывается ГОСТ 1050-2013. Также в справочниках можно найти информацию из ГОСТ 1050-88, но он перестал действовать ещё в 2015 году и был заменён. В других ГОСТ 1050 эта марка появляется в отдельных видах поставок.

Цена стали 10 сильно зависит от сортамента, но составляет около от 31 до 120 тысяч за одну тонну. Марка достаточно распространена.

Расшифровка названия марки: первое слово “сталь” означает, что это конструкционная углеродистая качественная сталь, а число 10 – сотые доли процента содержания углерода, в данном случае – 0,10 % от общей массы.

Применение этой марки материала

Эту сталь много где применяют. В промышленности для деталей, что работают от –50 до 450 градусов по Цельсию, сплав достаточно гибок, что подходит для изготовления котлов высокого давления, нагревателей и лезвий для ножей.

Сердцевина заготовки из Ст. 10 при термической обработке становится пластичной, но теряет прочность, поэтому хорошо подходит для изготовления из неё элементов, которые геометрически являются телами вращения, как валы и прочее.

Из-за того что данная сталь хорошо обрабатывается резанием, её широко эксплуатируют в машиностроении, где широко распространены металлообрабатывающие станки.

Ст. 10 термически обрабатывают лишь после того, как провели чистовое точение. Так происходит потому, что инструменты меньше ломаются, нужные слои металла снимаются гораздо легче, а поверхность становится лучше.

Свойства сплава

Сталь 10 детально описывается ГОСТом.

Технологические

Её технологические свойства:

  • Хорошая свариваемость, кроме заготовок после ХТО. Не нужно ни нагревать перед сваркой заготовку, ни обрабатывать термически после. Шов получается надёжный.
  • Коррозионная стойкость у этого сплава достаточно хороша, но это не нержавеющая сталь, в ней нет хрома.
  • Это нелегированная сталь.
  • Низкая теплостойкость. Поэтому её нельзя использовать там, где есть подверженность активному износу. Если деталь из этой стали будет длительное время сильно нагрета, её эксплуатационные характеристики станут заметно хуже.
  • Сталь можно обрабатывать резанием, об этом написано в ГОСТе. Она легко изменяется под ручным инструментом и станком.
  • Её можно прокаливать, что значительно улучшит производимые из ст. 10 детали и расширит список возможных изготовлений.
  • Куётся при 1300 градусах по Цельсию, постепенно снижаясь до 700, потом остужается на открытом воздухе.

При термической обработке заготовок из этой стали твёрдость значительно повышается, но это также может сделать сталь хрупкой при неправильном охлаждении.

Физические

Сильно зависят от температуры самой стали.

  • модуль упругости первого рода – 2.1 Мпа;
  • плотность около 7856 килограммов на метр кубический;
  • удельное сопротивление – 140 Ом на метр.
  • модуль упругости первого рода – 300 Мпа;
  • коэффициент линейного температурного расширения – 13,9 единиц на градус;
  • коэффициент теплопроводности – 49,16 Вт/(м·град);
  • плотность – 7765 килограмм на метр кубический;
  • удельная теплоёмкость – 565 джоулей, делённых на килограмм градус;
  • удельное электросопротивление – 352 Ом на метр.
  • модуль упругости первого рода – 1,6 Мпа;
  • коэффициент линейного температурного расширения – 15,1 единиц на градус;
  • коэффициент теплопроводности – 35,7 Вт/(м·град);
  • плотность – 7653 килограммов на метр кубический;
  • удельная теплоёмкость – 770 джоулей, делённых на килограмм градус;
  • удельное электросопротивление – 734 Ом на метр.

Процент углерода в этой стали – от 0,07 до 0,14 процентов от сплава, в среднем одна десятая процента, о чём свидетельствует название марки стали, об этом уже несколько раз было написано в этой статье.

Сталь 10Г2 конструкционная легированная

Марганцевая цементуемая сталь марки 10Г2 высокой пластичности применяется для изготовления из труб, листа, проката и поковок различных деталей машиностроения, а также деталей и элементов сварных конструкций в состоянии поставки или после нормализации.

Сталь хорошо деформируется в холодном и горяем состояниях, обладает отличной свариваемостью; склонна к отпускной хрупкости.

Сталь 10Г2 применяется для изготовления:

  • Патрубков,
  • змеевиков,
  • трубных пучков,
  • крепежных деталей,
  • фланцев,
  • трубных решеток,
  • штуцеров,
  • других деталей, работающих при температурах до -70°C под давлением в нефтеперерабатывающей промышленности, а также сварные (толщиной менее 4 мм) и штампованные детали.

Температура критических точек, °С [1]

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C Mn Si P S Cu Ni Cr
не более
0,07-0,15 0,17-0,37 1,2-1,6 0,035 0,035 0,30 0,30 0,30

Условия применения стали 10Г2 для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Материал НД на поставку Температура
рабочей среды
(стенки), °C
Дополнительные
указания по
применению
Наименование Марка
Сталь
легированная
конструкционная
10Г2
ГОСТ 4543
Поковки
ГОСТ 8479
От -70 до 475 Для сварных узлов арматуры,
эксплуатируемой в
макроклиматическом районе с
холодным климатом, с
обязательным испытанием на
ударный изгиб при температуре
ниже минус 50°C до минус 70°C,
при этом
KCU ≥ 300 кДж/м 2
(3,0 кгс*м/см 2 ) или
KCV ≥ 250 кДж/м 2
(2,5 кгс*м/см 2 )
Сортовой прокат
ГОСТ 4543
Трубы ГОСТ 550
гр.А и В,
ГОСТ 8733 гр.В,
ГОСТ 8731 гр.В
Для труб ГОСТ 550 дополнительное
испытание при температуре ниже
минус 50°C до минус 70°C при
толщине стенки более 12 мм, при
этом
KCU ≥ 300 кДж/м 2
(3,0 кгс*м/см 2 ) или
KCV ≥ 250 кДж/м 2
(2,5 кгс*м/см 2 )

Условия применения стали 10Г2 для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Марка
материала
Стандарт или
технические
условия на
материал
Параметры применения
Болты, шпильки, винты Гайки Плоские шайбы
Температура
среды, °C
Давление
номинальное
Pn,
МПа(кгс/см 2 )
Температура
среды, °C
Давление
номинальное
Pn,
МПа(кгс/см 2 )
Температура
среды, °C
Давление
номинальное
Pn,
МПа(кгс/см 2 )
10Г2 ГОСТ 4543 От -70
до 425
20 (200) От -70
до 425
20 (200) От -70
до 425
Не регламен-
тируется

Максимально допустимые температуры применения стали 10Г2 в средах, содержащих аммиак (ГОСТ 33260-2015)

ПРИМЕЧАНИЕ. Условия применения установлены для скорости коррозии азотного слоя не более 0,5 мм/год.

Максимально допустимая температура применения сталей в водородосодержащих средах (ГОСТ 33260-2015)

Марка
стали
Температура, °C, при парциальном давлении
водорода, PH2, МПа (кгс/см 2 )
1,5(15) 2,5(25) 5(50) 10(100) 20(200) 30(300) 40(400)
10Г2 290 280 260 230 210 200 190
  1. Параметры применения стали 10Г2, указанные в таблице, относятся также к сварным соединениям.
  2. Парциальное давление водорода рассчитывается по формуле:
    PH2 = (C*Pp)/100, где
    C — процентное содержание H2 в системе;
    PH2— парциальное давление H2;
    Pp— рабочее давление в системе.Б.

Механические свойства термически обработанной цементуемой легированной стали 10Г2 [2]

Влияние температуры испытания на механические свойства легированной цементуемой стали 10Г2 [2]

Марка
стали
Режим
термическое
обработки
Температура
испытания, °C
σТ кгс/мм 2 σв кгс/мм 2 δ5, % ψ, % aH, кгс*м/см 2
10Г2 Нормализация
при 900 °C
20 28 47 31
400 23 40 27
450 20 36 30
500 18 30
600 12 16 36

Влияние температуры отпуска на механические свойства легированной цементуемой стали 10Г2 [2]

Марка стали Режим термической стали обработки Температура отпуска, °C σТ кгс/мм 2 σв кгс/мм 2 δ5, % ψ, % aH, кгс*м/см 2 Твердость
HB (HRC)
10Г2 Закалка
c 820°C в воде
300 113 4 50 300
400 96 100 5 52 266
500 83 87 9 55 230
600 66 71 12 63 206
700 44 60 20 61 164
Закалка
c 850°C в воде
300 95 7 52 295
400 88 92 6 55 282
500 84 82 11 60 215
600 61 68 11 60 215
700 42 60 22 69 170
Закалка
c 880°C в воде
300 113 115 4 53 314
400 97 101 6 56 252
500 81 87 13 58 246
600 67 73 63 193
700 44 59 22 69 170
Закалка
c 820°C в воде
300 77 88 4 59 217
400 57 74 5 61 200
500 69 76 10 59 186
600 58 66 12 63 170
700 41 56 20 68 160
Закалка
c 850°C в воде
300 85 91 5 51 292
400 81 83 7 61 252
500 67 77 14 59 230
600 62 69 19 62 183
700 43 55 22 72 162
Закалка
c 880°C в воде
300 93 100 6 54 229
400 92 95 8 56 229
500 76 82 11 62 200
600 61 71 20 68 180
700 43 58 22 65 167

Влияние термической обработки на предел выносливости легированной цементуемой стали 10Г2 [2]

Марка стали Режим термической обработки σ-1кгс/мм 2 σвкгс/мм 2
10Г2 Нормализация при 880°C 29 60
ГОСТ Состояние
поставки
Сечение, мм КП σ0,2, МПа σв, МПа δ5, % ψ, % KCU,
Дж/см 2
Твердость НВ,
не более
не менее
ГОСТ 4543-71 Пруток.
Нормализация при 920 °С
25 245 420 22 50
ГОСТ 3479-70 Поковка.
Нормализация
До 100 215 215 430 24 53 54 123-167
100-300 430 20 48 49
300-500 430 18 40 44
ГОСТ 8731-74 Труба бесшовная
горячедеформированная
термообработанная
265 470 21 197
ГОСТ 8733-74 Труба бесшовная
холодно- и
теплодеформированная
термообработанная
245 420 22 197

Механические свойства при повышенных температурах [2]

tисп, °С σ0,2, МПа σв, МПа δ, %
20 265 460 31
400 225 390 27
500 175 295
600 115 160 36

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 900 °С, охл. на воздухе.

Ударная вязкость KCU [3]

Термообработка KCU, Дж/см 2 ,
при температуре, °С
+20 -40 -70
Лист толщиной 10 мм:
в состоянии поставки 86-98 70-88 41-50
отжиг при 900 °С 280 153 117
нормализация при 900 °С 364 276 185
закалка с 900 °С; отпуск при 500°С 321 304 211

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 425 1/10000 = 137 МПа; σ 485 1/10000 = 69 МПа; σ 550 1/10000 = 26 МПа.

Читайте также: