Сталь 10

В строительстве, машиностроении, трубной промышленности востребованы железоуглеродистые сплавы, пластичные, с высокой ударной вязкостью, хорошей свариваемостью. В нормальных условиях эксплуатации большое значение приобретает сталь 10. Материал подходит для изготовления деталей с прочной поверхностью и мягкой сердцевиной после химико-термической обработки, производства стального сварного трубопроката, котельного оборудования, строительных металлоконструкций.

Расшифровка

Что значит сталь 10, цифра говорит о содержании углерода примерно 0.1%, это низкоуглеродистый сплав. В процессе производства важно добиться однородной структуры, для этого расплав раскисляют, то есть удаляют пузырьки кислорода.  Существуют три типа стали 10 по степени раскисления: спокойная, полуспокойная, кипящая. СП ー максимально очищена, КП ー содержит газовые раковины, ПС занимает между ними промежуточное положение. Если после цифры нет никаких букв, значит речь идёт о спокойной, самой качественной разновидности.

Характеристики стали

Ст. 10 ー это углеродистая конструкционная качественная сталь, характеризуется:

• структура: феррито-перлитная, состоит примерно на 90% из феррита и небольшого количества перлита:

• пределы температуры: от - 40 до 450°C; не рекомендуется эксплуатация при очень высоких и низких Т;

• подверженность коррозии, необходима дополнительная защита при работе в сложных условиях, нанесение антикоррозионного покрытия;

• высокая пластичность, вязкость, свариваемость при умеренной прочности, твёрдости, подходит для невысокого нагружения.

Химический состав Ст. 10

Кроме углерода и железа, в сплав входят и другие элементы, их вхождение в незначительной мере, но влияет на свойства металла. В ГОСТ 1050 приводится следующее содержание элементов (в %) в стали 10:

• углерод (0.07 ー 0.14) отвечает за пластичность, прочность;

• раскислители: кремний (0.17ー 0.37) положительно влияет на твердость, упругость, марганец (0.35 ー0.65) улучшает прокаливаемость;

• вредные примеси: сера (до 0.035), фосфор (не более 0.03) придают красноломкость (S), хладноломкость (P);

• добавки, снижающие подверженность коррозии: никель (до 0.3), хром (0.15), медь (0.3).

Механические свойства стали 10

• твёрдость НВ 10-1: 137 МПа для трубы горячедеформированной термообработанной, для листа после термообработки 117, а для калиброванного нагартованного металлопроката 187 МПа;

• предел прочности при растяжении, МПа: от 295 до 450;

• относительное удлинение/сужение, %: 8ー 32/50 ー 55; 

Таблица 1

Ударная вязкость характеризует способность сплава сопротивляться разрушению от удара при быстром нагружении. Из таблицы видно, как на этот показатель влияет изменение температуры от +20°C до -60°C и наличие или отсутствие термообработки.

Свойства 

Температура критических точек, в градусах Цельсия: Ас1=724, Ас3=876, Аr3=850, Аr1=682. температурные границы фазовых превращений определяют режимы термической обработки. В нижней точке начинается превращение перлита в аустенит, а при Тмах феррит переходит в аустенитную форму.

Физические свойства:

• плотность:7856 кг/м3, при нагреве происходит некоторое уменьшение показателя;

• температура плавления: 1470 ー 1510°C;

• модуль упругости, МПа: 2.1х10-5, при 20°C;

• теплоемкость, коэффициент теплопроводности с ростом температуры уменьшается от 57 до 27(Вт/(м·град));

• удельная теплоемкость при нагреве возрастает от 494 до 668 (Дж/(кг·град));

• удельное сопротивление при изменении температуры от нормальной до 900°C увеличивается (с 140 до 1130)109 (Ом·м).

Таблица 4

Технологические свойства

• свариваемость: любой способ (РДС, КТС, ЭШС, АДС под флюсом, газовой защитой), без использования термической обработки;

• прокаливаемость: сталь плохо прогревается из-за низкого содержания углерода, при закалке твердость верхних слоёв повышается незначительно (по Роквеллу от 31 до 20.5 на расстояние от торца от 1.5 до 6 мм);

• термообработка: закалка при 790 ー 810°C (вода), отпуск 180 ー 200°C(воздух), отжиг выдержка в течение двух часов при температуре 600 ー650°C с последующим медленным охлаждением;

• материал не склонен к растрескиванию после отпуска, к образованию овальных пятен из-за водорода и высоких внутренних напряжений;

• хорошая обрабатываемость холодным штампованием, резкой, фрезерованием;

• ковка: начало при 1300°C, окончание при 700°C с воздушным охлаждением.

Применение и области использования стали 10

Из стали 10 изготавливают: 

• детали с твёрдой поверхностью и вязкой сердцевиной, подвергающиеся цементации (шестерни, валы), работающие под давлением (крепёжные элементы);

• трубы бесшовные, сварные;

• части паровых и газовых турбин;

• сортовой и фасонный прокат;

• листы, полосы, ленты, проволока;

• сетки;

• прочее.

Металлоизделия для улучшения эксплуатационных качеств могут подвергаться термообработке, цементации.

Металлопродукция востребована в строительной сфере, в энергетике, в коммунальном хозяйстве, в агропромышленном комплексе, добывающей отрасли, в нефтегазопереработке.

Аналоги стали 10

Заменители стали 10 выбирают по соответствию эксплуатационных, технических характеристик и близости химических составов. Существует много зарубежных аналогов, например:

Таблица 5

Заменяют Ст. 10 и российскими аналогами: стали 08, 15, 20. Замена нужна, когда по какой-то причине недоступен оригинал, нужна корректировка характеристик, возникает экономическая или технологическая необходимость.