Расшифровать марки сталей у10
Обновлено: 12.05.2024
Сталь 10ХСНД – низколегированная конструкционная сталь широкого применения. Защищена от коррозии хромом и никелем, устойчива к кислотным средам благодаря кремнию. Применяется в производстве тяжелой техники, при строительстве зданий и мостов. Обладает высокими технологическими свойствами, отличается температурным диапазоном применения, хорошей обрабатываемостью и невысокой стоимостью производства.
Расшифровка
Марка стали 10ХСНД указывает на ее химический состав. В ней отражены 5 главных элементов, оказывающих наибольшее влияние на свойства стали. Другие химические элементы также могут присутствовать в составе сплава, но в строго ограниченных количествах, при превышении которых они отображаются в маркировке.
- 10 – указывает на содержание углерода в сотых долях (0,10%). В зависимости от процентного содержания углерода в составе стали, ее механические свойства могут существенно варьироваться. Высокоуглеродистые стали отличаются повышенной прочностью и твердостью, в противовес этому снижается пластичность и сопротивляемость ударным нагрузкам. Стали с невысоким содержанием углерода считаются «мягкими», они пластичны, обладают отличной вязкостью, но не отличаются твердостью.
- Х – хром (до 0.9%). Хромистые стали устойчивы к коррозии, высокий процент хрома в составе делает сплав нержавеющим. Хром – один из самых доступных и распространенных легирующих элементов. Он также влияет на механические свойства стали, придает ей твердость и прочность, снижая пластичность в незначительной степени.
- С – кремний (до 1.1%). Кремний придает металлу устойчивость к кислотным средам, окалиностойкость и повышает показатель упругости.
- Н – никель (до 0.8%). Легирующая добавка, по влиянию на качества металла близок к хрому. Придает стали антикоррозионные свойства, повышает прочность и пластичность.
- Д – медь (до 0,6%). Повышает устойчивость к коррозии.
Кроме указанных в марке элементов, в составе стали можно встретить: серу, фосфор, алюминий, марганец, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден, титан, азот, мышьяк и другие незначительные примеси.
Химический состав
Химический состав, % (ГОСТ 19281-89)
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
Характеристики и особенности
Сталь отличается высокими эксплуатационными характеристиками: подходит для любых видов сварки, имеет преимущество перед обыкновенными углеродистыми сталями, т.к. содержит легирующие добавки, защищающие ее от неблагоприятного влияния внешней среды. Сталь 10ХСНД не теряет прочность после отпуска, сохраняет свойства при перепадах температуры. Пластичность материала делает его удобным для обработки любыми способами.
Плюсы и минусы
Из плюсов стали 10ХСНД можно выделить:
- Устойчивость к коррозии и окислению, что позволяет применять сталь в условиях повышенной влажности и кислых средах.
- Возможность эксплуатации в широком диапазоне температур от -70 до +450 градусов.
- Свариваемость всеми способами.
- Невысокая стоимость, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих компонентов.
Недостатком стали является содержание в составе вредных примесей – фосфора и мышьяка.
Способы обработки
Сталь 10ХСНД хорошо сваривается, но наличие легирующих добавок в составе оказывает на свариваемость определенное влияние. Так в зоне сварки может возникать закалочное напряжение, повышающее риски образования холодных трещин в некоторых случаях. Уязвимость швов к горячим трещинам также может возрасти в зависимости от ряда других факторов. Если сварке подвергается термически обработанный металл, происходит потеря прочности на свариваемом участке. Добиться сохранения показателя ударной вязкости металла шва и участка вокруг шва достаточно трудно. При перегреве наблюдается укрупнение аустенитного зерна, образуется видманштеттовая структура, повышается хрупкость ферритной основы, развивается химическая неоднородность, шов становится склонен к хрупкости. Избежать негативных последствий или уменьшить их влияние можно с помощью последующей термообработки или технологических приемов сварки.
Также сталь 10ХСНД подходит для обработки основными способами: ковка, резание, механическая инструментальная обработка и т.д. Особого инструмента для резания стали не требуется, механические свойства позволяют обрабатывать металл без дополнительных условий. Ковка производится при температурах в диапазоне от 1200С до 850С. Металл после ковки не чувствителен к флокенам и не склонен к отпускной хрупкости.
Область применения
Сталь 10ХСНД относится к конструкционным, предназначенным для изготовления металлоконструкций и механизмов. Основные отрасли ее применения следующие:
- Строительство. Сварные и несварные конструкции, крупногабаритные конструкции, несущие элементы зданий, мостостроение (арки и пролеты мостов).
- Машиностроение. В основном применяется для производства механизмов тяжелой строительной и дорожной техники, а также лесозаготовительных машин.
- Производство горнодобывающей техники. Из стали 10ХСНД изготавливаются ковши и детали ковшей.
- Производство отходоперерабатывающей техники. Шредерные ножи, футеровки, гидравлика.
Вид поставки
Виды поставки материала 10ХСНД
В22 - Сортовой и фасонный прокат
Сталь У10, У10А инструментальная углеродистая
Инструментальная сталь У10 (У10А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].
Сталь У10, У10А применяется при изготовлении инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:
- метчики ручные,
- рашпили,
- надфили,
- пилы для обработки древесины,
- матрицы для холодной штамповки,
- гладкие калибры,
- топоры,
- для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей, двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в т.ч. для часов и т.д.
Сталь У10 не применяется для изготовления инструмента подвергающихся сильным ударам.
Примерное назначение инструментальной нелегированной стали У10, У10А (ГОСТ 1435-99)
- Для игольной проволоки.
- Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих
разогрева режущей кромки. - Для обработки дерева: ручных поперечных и столярных пил, машинных
столярных пил, спиральных сверл. - Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и
вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению. - Для калибров простой формы и пониженных классов точности.
- Для накатных роликов, напильников, слесарных шаберов и др.
- Для напильников, шаберов.
- Для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т. д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий)
Согласно ГОСТ Р 51015-79 сталь У10А применяется для изготовления клинков ножей хозяйственного и специального назначения используемых в быту, промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако следует учитывать, что для ножей используемых в пищевой промышлености предпочтительно использовать коррозионноустойчивые стали.
Для высадки мягких металлов, выполняемых с небольшими давлениями, применяют сталь У10 для штампов диаметром до 30 мм сохраняющих при закалке мягкую сердцевину.
Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | C | Si | Mn | S | P |
| не более | |||||
| У10 | 0,95-1,09 | 0,17-0,33 | 0,17-0,33 | 0,028 | 0,030 |
| У10А | 0,95-1,09 | 0,17-0,33 | 0,17-0,28 | 0,018 | 0,025 |
Фазовый состав
Температура критических точек, °С [3]
| Ac1 | Acm | Ar1 | Mн |
| 730 | 800 | 700 | 210 |
Условия проведения предварительной термической обработки сталей У10А, У10 [4]
- Отжиг с непрерывным охлаждением и сфероидизацию рекомендуется производить в шахтных и камерных печах. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 2-3 ч.
- Изотермический отжиг целесообразен для печей непрерывного действия (конвейерных и толкательных). В этом случае время нагрева до заданной температуры рассчитывают в зависимости от толщины нагреваемого слоя заготовок по допустимому удельному времени нагрева 1,0 мин/мм. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 1-2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1-2 ч.
- Сфероидизация (маятниковый отжиг) применяют для получения структуры зернистого перлита. Продолжительность выдержки на каждой ступени 0,5-1,0 ч.
- Высокий отпуск следует применять: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2-3 ч * .
- Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для устранения цементитной сетки. Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Продолжительность выдержки при нагреве в печах 20-30 мин * , при нагреве в соляных ваннах — равняется расчетной выдержке для нагрева под закалку [5].
- Улучшение применяют для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь в отожженном состоянии имеет твердость ˂ НВ 183. Закалку и высокий отпуск при улучшении рекомендуется производить с нагревом в печах. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку 20-30 мин * , при высоком отпуске 2-4 ч * .
* После прогрева всей садки до заданной температуры.
- a) Отжиг с непрерывным охлаждением
- б) Изотермический отжиг
- в) Сфероидизация (маятниковый отжиг)
- г) Высокий отпуск
- д) Нормализация
- е) Улучшение
Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]
| Температура отжига °C | Тведость после отжига HB (не более) | Температура закалки °C |
| 760-780 °C | 197 | 770-800 °C |
Закалка [2]
Температура закалки заэвтектойдной стали У10А лежит в интервале между Ac3 и Ac1. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки около 800 °C.
В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией
Рекомендуемые температуры нагрева (в °С) стали У10А для поверхностной закалки (охлаждение водяным душем) [7]
| Марка стали | Исходная структура | Предварительная термическая обработка | Температура нагрева в печи в °С | Скорость нагрева в град/сек | ||
| 30 — 60 | 100 — 200 | 400 — 500 | ||||
| Продолжительность нагрева в сек | ||||||
| 2 — 4 | 1,0 — 1,5 | 0,5 — 0,8 | ||||
| Температура нагрева т.в.ч. выше Ac1 | ||||||
| У10А | Пластинчатый перлит или сорбит (+ цементит) | Нормализация или улучшение | 760-780 | 780-820 | 800-860 | 820-900 |
Температура рекристаллизационного отжига стали [7]
| Обработка давлением, после которой выполняется отжиг | Марка стали | Температура отжига в °С |
| Холодная протяжка (калибровка) прутков | У10 | 700 |
Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У10, У10А для улучшения обрабатываемости при резании [7]
| Температура нагрева в °С | Охлаждение | Диаметр отпечатка по Бринелю в мм |
| 760-780 | С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе | ≥4,3 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.
Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]
Влияние обработки холодом на свойства стали У10 [7]
| Температура закалки в °С | Температура обработки холодом в °С | Приращение твердости HRC | Изменение длины в % |
| 780 | 0 | 1,5 | — |
Механические свойства проката сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)
| Состояние поставки | σ0,2, МПа, не более | δ5, %, не менее |
| Лента холоднокатаная: | ||
| отожженная | 750 | 10 |
| нагартованная | 750-1200 | — |
| нагартованная, класс прочности Н1 | 750-900 | — |
| нагартованная, класс прочности НЗ | 1050-1200 | — |
| Лента отожженная высшей категории качества | 700 | 13 |
Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [8]
ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.
Твердость термически обработанной (после отжига или высокого отпуска)
металлопродукции из стали У10, У10А, кроме проката для сердечников, и твердость образцов после закалки (ГОСТ 1435-99)
| Марка стали | Твердость термически обработанной металлопродукции | Твердость образцов после закалки в воде | ||
| НВ, не более | Диаметр отпечатка, мм, не менее | Температура закалки, °С | HRC, (HRC), не менее | |
| У10, У10А | 212 | 4,15 | 770-800 | 63 (62) |
Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [9]
| tотп, °С | Твердость HRCэ |
| 160-200 | 63-65 |
| 200-300 | 57-63 |
| 300-400 | 49-57 |
| 400-500 | 40-49 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 760-780 °С в воде.
Механические свойства в зависимости от температуры испытания [9]
| tисп, °C | σв, МПа | δ5, % | ψ % |
| 700 | 105 | 50 | 87 |
| 800 | 90 | 52 | 100 |
| 900 | 55 | 59 | 100 |
| 1000 | 29 | 70 | 100 |
| 1100 | 18 | 78 | 100 |
| 1200 | 16 | 86 | 100 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный; скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с
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.
Особенности стали У10 и У10А
Среди многообразия стальных сплавов – а их в современном сталелитейном производстве насчитывается порядка двухсот – сталь У-10 не утратила своего изначального предназначения. Она используется как основа для более специфичных сплавов.
Состав и расшифровка
На основании норматива ГОСТ 1435-1999 литера «У» в маркировке образца У-10 указывает на углеродистость стального сплава, число 10 – процентное содержание состава, в данном случае – 1%. Все металлы с подобным значением относят к среднеуглеродистым. Разновидность состава У-10 с литерой «А» указывает на повышенные требования к точному соответствию заявленному химическому составу:
| Сплав | Углерод | Кремний | Марганец | Сера | Фосфор |
| не превышает | |||||
| У10 | 0,95… 1,09 | 0,17… 0,33 | 0,17… 0,33 | 0,028 | 0,03 |
| У10А | 0,95… 1,09 | 0,17… 0,33 | 0,17… 0,28 | 0,018 | 0,025 |
Расшифровать химический состав полностью сможет лишь опытный специалист, конкретно знающий, каково процентное содержание примесей в образце стали конкретной марки. Сплав У-10 занимает среднее значение в группе углеродистых сталей, имеющих ценность как конструкционный и инструментальный материал.
Свойства
Стальной сплав У-10 (А) прокаливается менее интенсивно, чем многие его аналоги. Закалка стали осуществляется в воде, а не только в масле. Инструменты и принадлежности, изготовленные из У-10, закалены лишь близко к поверхности, включая и поверхностный слой, при этом сердцевина сплава ослаблена.
Водная закалка осложнена возможной деформацией, а это нетерпимо при расчёте и проектировании инструментов, лишённых заострённых углов и резко выраженных перепадов поперечного сечения.
Физические
Зависимость теплопроводности от нагрева стали У-10: с нагревом до 100 градусов по Цельсию (экстремум на графике) эта величина возрастает, далее – убывает. При 20 градусах – теплопроводность устанавливается на отметке в 40 ватт тепловой мощности, передаваемой на метр длины для нагревания заготовки из стали У-10 на один градус. При 100 градусах она повышается до 44 единиц, а при дальнейшем росте температуры – убывает до 33 при 1000 градусах.
Важное дополнение: У-10 нетерпима к сильным ударам. Это указано в ГОСТ 1435-1999. Твёрдость сплава по шкале Роквелла – 58… 62 единицы. Плотность – 7,81 г/см3. Предел кратковременной прочности – 750 МПа, но на практике долговременную прочность получают, сократив численное значение в 3 и более раз. Так, практическая прочность на сжатие, слом, излом – не более 250 МПа (2500 атмосфер).
Механические
Качество А-разновидности существенно выше: из-за процентного содержания фосфора и серы, приближенного к следовому показателю, прочность на слом, растрескивание выше, чем у стандартного состава У-10. Инструментальная сталь У-10А образует существенно меньшее количество сколов, чем ближайший её аналог У-10: характеристики последнего в данном отношении заметно хуже.
Если бы ножи изготавливались исключительно из состава У-10, а не У-10А, то их качество потребители признали бы поддельным, т. к., например, при попытке расколоть таким топором, скажем, берёзовое полено, остриё бы либо выгнулось волной в обе стороны, либо начало бы скалываться. Другими словами, модификацию У-10А предпочтительно использовать в качестве расходника под всевозможный инструментарий, а сплав У-10 пустить на конструкционные заготовки.
Виды поставки
В наши дни из стали марки У-10 производят следующие виды продукции:
- фасонные детали и комплектующие;
- круглые и квадратные металлические пруты;
- шлифованный прокат и серебряночная продукция;
- стальная лента до 1 мм толщиной;
- стальная полоска до 10 мм в толщину;
- кованые комплектующие.
Не годится сталь марки У-10 для производства (проф) труб, рельсов, тавра, уголка, П- и иного профиля, напоминающего в поперечном разрезе букву или любой другой значок.
Аналоги
Заменителями состава У-10 служат У-11, У-12 (А). Российская маркировка предполагает легко читаемое даже для малоопытных новичков сокращение. Немного сложнее разобраться в иностранных формулировках – некоторые страны используют собственную систему сокращений:
- британский сплав 1645;
- шведский 1880;
- чехословацкий 19191;
- итальянский ABN / C-100-KN;
- испанский C-102;
- французский C-105-E2U;
- общеевропейский AFNOR-NF;
- испанский F. 515;
- польский N-10 (E);
- румынский OSC-10;
- венгерский S-101/102;
- японский SK-3;
- американский T-72301
- китайский T10 (A).
Начинающему легко запутаться в этом многообразии аналогов, чьи свойства идентичны. Недобросовестные продавцы отказываются разъяснить, что это за марка стали, из которой сделана та или иная деталь.
Применение
Составы У10 (А) используются при выделке инструментов и приспособлений, испытывающих нагрузку при невозможности перегрева острия. В основном это метчики для нарезки внутренней резьбы, рашпили, пильное полотно по дереву, матричные штампователи холодного действия, топоры и похожий инструментарий. Холоднокатаная стальная лента применяется для изготовления плоских и скрученных пружин, клапанов, щупов, ламельных контактов, раздваивающих лезвий, комплектующих для часовой механики и т. п. Толщина ленты – от 20 мкм до 2,5 мм: разница – более чем в сотню раз. Итак, сплав У-10 применим для сердечников, игольной проволоки, поперечных ножовок, пильных дисков для привода, обычных сверлящих резаков со спиральной канавкой отвода стружки, холодноштамповочных матриц вытяжного, высаживающего, обрезающего и вырубающего действий.
Сталь У-10 также подходит для упрощённого калибра с невысокой точностью, накатывающих роликов, шаберов, напильников и т. д. Лента У-10 выпускается по правилам ГОСТ 2283/21996 и на основании соответствующих ТУ. Согласно ГОСТ Р 51015-1979 сплав У10А применяют для выделки рабочей части ножей общехозяйственного и особого назначений. Эти изделия допущены к использованию в домашнем быту и заведениях общепита. Пищевая сталь должна быть стойкой к образованию ржавчины.
Высаживание металлов под невысоким давлением требует лишь стали У-10 с не вполне закалённой сердцевиной. При этом штамповка должна быть не шире 3 см.
Обработка
Термообработка сталей У-10 должна отвечать ряду требований. Отжигание с постоянным теплосъёмом и сфероидизация (качающийся, циклично изменяемый отжиг, маятниковое изменение температурного режима) осуществляются исключительно в печах камерного и шахтного видов. Интервал передерживания после прогревания партии до температуры отжига – не менее 2,5 ч. Температура отжига – порядка 760 градусов. Изотермический отжиг проводится при непрерывном режиме функционирования печи. Здесь используется конвейерный принцип. Нагрев производится таким образом, что его интервал целесообразно рассчитать по норме в накал одного миллиметра толщины стальной заготовки в минуту.
Партия выдерживается 1,5 ч. В результате сталь после отжига обретает мелкую зернистость – такая считается более прочной, чем соответствующая ей крупнозернистая. Сфероидизация придаёт перлитной стали зернистую структуру. Температура выдерживается 45 минут при прохождении каждой температурной ступени (экстремума). Ковать сталь У-10 начинают при 1180 градусах по Цельсию, прекращают – при 800. Сечение заготовки до 100 мм2 остужают открыто (естественное остывание), 101–300 мм2 – в термопечи (остывание вместе с ней). Теперь можно приступить к закалке: проводят её при 800 градусах.
Разрезание считается оптимальным при скорости в 1 мм материала на цикл. Так, разрешается засверливать заготовки: и само сверло, и обрабатываемая им заготовка не повредятся, когда скорость вхождения резака в толщу детали не превышает 1 мм за совершённый сверлом или фрезой оборот. Сварка стали У-10 запрещена, кроме метода КТС: та утратит все свои заявленные свойства, если нарушить технологию сваривания. При отпуске, производящемся при температуре порядка 160–300 градусов, состав У-10 теряет свои прочностные свойства. Отпускание при таком варианте термической обработки придаёт заготовке из У-10 меньшую хрупкость, однако при этом значение твёрдости, соответственно, уменьшится.
Закалка осуществляется в масле при температуре 700 градусов. Чтобы «отпустить» закалённую сталь, её подвергают нагреву до 300 градусов с резким охлаждением в воде или без него. Неполная закалка производится при минимальной температуре – около 700 градусов – с последующим опусканием заготовки в масло. В отожжённом состоянии сталь пребывает, подвергнувшись предпрогреву перед сваркой.
Нормализацию стали производят, нагрев заготовку до 850 градусов, а затем дав ей медленно остыть: если нагрев докрасна деталь, вы сразу опустите её в воду, то произойдёт неполная закалка, а не нормализация.
Особенности стали 10ХСНД
Качественная сталь марки 10ХСНД является конструкционной и хромоникелевой. Этот популярный низколегированный материал широко применяется в различных сферах, поскольку обладает всеми необходимыми свойствами и качествами. В сегодняшней статье мы детально рассмотрим все основные особенности сплава 10ХСНД.
Перед изучением всех характеристик и параметров современного сплава марки 10ХСНД имеет смысл разобраться в расшифровке его наименования.
- Цифра 10, присутствующая в наименовании маркировки качественной стали, говорит о примерном количестве углерода в ее составе. В металле 10ХСНД присутствует примерно 0,10% углерода.
- Буквенное значение «Х» отражает информацию о том, что металл является легированным посредством важного компонента – хрома.
- Буква «С» в наименовании говорит о том, что сталь является легированной кремнием.
- Значение «Н» свидетельствует о легировании стали посредством никеля.
- «Д» – обозначение, которое говорит о том, что материал также легирован посредством меди.
Тот факт, что нет цифровых значений, идущих вслед за буквенными, говорит о том, что средний процент содержания легирующих компонентов составляет не более 1,5 от общего состава. Химический состав качественного сплава, которому присваивается маркировка 10ХСНД, устанавливается действующими ГОСТами. Узнаем, какие именно компоненты присутствуют в рассматриваемом металле:
- содержание кремния в стали 10ХСНД составляет от 0,8 до 1,1%;
- на медь отводится 0,4-0,6% от общего состава;
- мышьяк является нежелательным и вредным компонентом, содержание которого в сплаве 10ХСНД достигает отметки в 0,08%;
- есть в стали и марганец – 0,5-0,8%;
- на никель в сплаве 10ХСНД приходится от 0,5 до 0,8% состава;
- бесполезный и ненужный фосфор в содержании сплава занимает не больше 0,035%;
- на хром приходится от 0,6 до 0,9%;
- на азот – не больше 0,008%;
- на серу – не более 0,040%.
Плюсы и минусы
Качественному сплаву марки 10ХСНД, как и любому другому типу металла, свойственны свои плюсы и минусы. Сперва осветим основные плюсы материала.
- сталь, которой присваивается маркировка 10ХСНД, демонстрирует отличную стойкость к продолжительному по времени воздействию со стороны очень высоких и очень низких температурных показателей;
- сплав характеризуется очень хорошими показателями прочности;
- рассматриваемая марка стали отличается высоким уровнем стойкости к износу;
- сплав 10ХСНД демонстрирует отличную свариваемость.
Из основных недостатков рассматриваемого материала можно выделить слабую склонность к хрупкости, формирующейся в ходе процедуры отпуска. Кроме того, минусом является то, что в составе сплава присутствуют нежелательные компоненты, такие как мышьяк и фосфор.
Указанные составляющие могут негативно отражаться на качестве стальных заготовок.
Металл, соответствующий маркировке 10ХСНД, обладает своими физическими и механическими свойствами. Они определяются химическим составом сплава. Рассмотрим детально, какими параметрами обладает качественный металл 10ХСНД.
Сперва стоит рассмотреть физические свойства современного стального сплава 10ХСНД.
- Коэффициентное значение расширения линейного типа стали 10ХСНД равняется 40 Вт/ (м*град).
- Показатель модуля упругости стали составляет от 1,97 Мпа на фоне температурного показателя в 100 градусов Цельсия. Возможно понижение данного значения до 1,25 Мпа, если будет установлена температура в 900 градусов Цельсия и выше.
- Уровень плотности рассматриваемого металла составляет примерно 7800 кг/м куб.
- Значение удельной тепловой емкости сплава 10ХСНД ограничивается значением 500 Дж/ (кг*град).
- Удельный показатель электросопротивления рассматриваемого металла представляется Rx10*9 Ом.
- Материал нечувствителен к флокенам.
- Свариваемость стального сплава марки 10ХСНД является неограниченной. Материал поддается сварке РДС и АДС, а также ЭШС.
Сталь 10ХСНД относится к группе конструкционных низколегированных материалов, что предназначены для сооружений сварного типа.
Рассматриваемый вид металла обладает определенными механическими характеристиками, которые учитываются на современных производствах.
- Показатель вязкости ударного типа, которым обладает материал марки 10ХСНД, равняется 290 кДж/м кв.
- Показатель предела прочности кратковременного типа материала устанавливается в пределах 510-685 Мпа.
- Важный параметр – предел текучести. В случае со сплавом 10ХСНД он представлен значением 390 Мпа.
- Показатель относительного удлинения стали 10ХСНД равняется 19%.
- Еще одна характеристика, играющая важную роль среди остальных свойств металлов, – твердость по Бринеллю. У сплава 10ХСНД данный параметр представляется различными значениями, исходя из температурных воздействий на заготовки.
- Предел выносливости стали в горячекатаном состоянии может быть выражен значениями 167-284 Мпа при условии толщины заготовок в 4-32 или 33-40 мм.
Современные изготовители качественной металлургической продукции поставляют на рынок сталь в различных видах. Так, поставки заготовок из стали 10ХСНД могут быть такими:
- металлопрокаты различных классов и категорий, а также различных типовых размеров;
- листовые продукты;
- стальные полосы;
- поковки, а также кованые стальные продукты;
- трубные конструкции.
Абсолютно на все продукты, будь то труба или лист, должна быть нанесена специальная маркировка, указывающая на предприятие-производителя. Также указывается дата изготовления, номер плавки и так далее. Все формы поставок стали 10ХСНД соответствуют действующим ГОСТам.
Рассматриваемый сплав может быть заменен другими металлами, имеющими аналогичные характеристики и свойства. В настоящее время производится немало качественных видов сталей, имеющих схожее расчетное сопротивление, предел прочности, твердость и так далее.
Популярными являются отечественные сплавы-аналоги. К примеру, это может быть сплав, которому присваивается маркировка 16Г2АФ. Аналогичный материал производится и в Болгарии. Его маркировка – 10ChSND.
В последние годы качественный сплав 10ХСНД получил еще более широкое распространение. Сегодня эту сталь задействуют в таких областях:
- строительство;
- производство техники для работ на дорогах и на строительных объектах;
- изготовление качественного оборудования для горнодобывающей промышленности;
- изготовление техники для лесозаготовок и сельскохозяйственных работ;
- производство механизмов, перерабатывающих отходы из металла и прочих распространенных материалов, применяемых в строительстве.
В строительстве рассматриваемая марка стали чаще всего эксплуатируется для производства разного рода конструкционных сооружений, в том числе и большеразмерных. Речь идет о крупных арочных конструкциях, мостовых пролетах, несущих деталях современных построек.
Что касается горнодобывающей или дорожной техники, то здесь сталь 10ХСНД идеально подходит для производства качественных и надежных ковшей, отдельных запчастей для них, а также других составляющих для бульдозеров и экскаваторов. В сельскохозяйственной технике тоже может присутствовать множество деталей, изготовленных из сплава рассматриваемой маркировки. Речь идет о:
- элеметах плугов;
- деталях процессов отжимного типа.
Современная качественная сталь с маркировкой 10ХСНД может быть подвергнута таким методам обработки:
- резание;
- сварка;
- ковка;
- обработка инструментального типа.
Для резки рассматриваемого стального проката не используют специализированных инструментов. Имеющиеся свойства качественного материала позволяют обходиться без таких приспособлений. Свариваемость рассматриваемого металла может проводиться любыми возможными способами. Варить подобный материал разрешено проволокой, а также при помощи электродов.
Сталь можно ковать в условиях температурных значений от верхних пределов в 1200 градусов Цельсия до нижних в 850 градусов Цельсия.
Чтобы убрать остатки напряжения со стальных деталей, изготовленных из стали 10ХСНД, может задействоваться особая термообработка. Обычно ее реализуют по завершении сварочных операций. На данном этапе очень важно проводить правильный расчет температурных режимов. Самая маленькая разрешенная температура при термообработке не должна опускаться на уровень ниже температуры при нагреве.
Читайте также: