10B22 Сталь: Свойства и ключевые применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
10B22 стал является среднеуглеродистым легированным сталем, который относится к категории низколегированных сталей. Он в первую очередь характеризуется своим составом, который включает значительное количество углерода (примерно 0,20% до 0,25%) и небольшую процентную долю бориса (около 0,001% до 0,003%). Присутствие бориса улучшает закаливаемость, что делает его подходящим для различных инженерных приложений.
Обширный обзор
Основные легирующие элементы в стали 10B22 включают углерод, марганец и бор. Углерод играет ключевую роль в увеличении твердости и прочности, в то время как марганец улучшает прочность и закаливаемость. Бор, хотя и присутствует в незначительных количествах, значительно повышает закаливаемость стали, позволяя достичь более высоких уровней прочности при термической обработке.
Ключевые характеристики:
- Прочность и твердость: 10B22 демонстрирует хорошую прочность на разрыв и твердость, что делает его подходящим для приложений, требующих долговечности.
- Свариваемость: Эта марка стали имеет умеренную сваримость, которую можно улучшить при правильном подогреве и термической обработке после сварки.
- Обрабатываемость: Она обеспечивает среднюю обрабатываемость, хотя следует проявлять осторожность, чтобы избежать упрочнения при обработке.
Преимущества:
- Высокое отношение прочности к весу.
- Улучшенная закаливаемость благодаря содержанию бориса.
- Хорошая стойкость к износу.
Ограничения:
- Ограниченная коррозионная стойкость по сравнению с нержавеющими сталями.
- Требует аккуратного обращения во время сварки, чтобы избежать трещин.
Исторически, 10B22 использовалась в различных приложениях, особенно в автомобильной и машиностроительной отраслях, где могут быть полностью использованы ее механические свойства.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
Стандартная организация | Обозначение/Градация | Страна/Регион происхождения | Заметки/Комментарии |
---|---|---|---|
UNS | G10200 | США | Ближайший эквивалент AISI 1020 |
AISI/SAE | 1020 | США | Незначительные отличия в составе |
ASTM | A29/A29M | США | Общая спецификация для углеродной стали |
EN | 1.0402 | Европа | Эквивалент 10B22 с незначительными вариациями |
JIS | S20C | Япония | Похожие свойства, но разные применения |
Различия между этими марками могут повлиять на выбор в зависимости от конкретных требований к применению, таких как сваримость и закаливаемость.
Ключевые свойства
Химический состав
Элемент (символ и название) | Диапазон процентного содержания (%) |
---|---|
C (углерод) | 0,20 - 0,25 |
Mn (марганец) | 0,60 - 0,90 |
B (бор) | 0,001 - 0,003 |
Si (кремний) | 0,15 - 0,40 |
P (фосфор) | ≤ 0,04 |
S (сера) | ≤ 0,05 |
Основная роль углерода в стали 10B22 заключается в повышении твердости и прочности на растяжение. Марганец способствует улучшению прочности и закаливаемости, в то время как бор значительно увеличивает закаливаемость, что позволяет добиться лучшего поведения в условиях термической обработки.
Механические свойства
Свойство | Состояние/температура | Температура испытания | Типичное значение/Диапазон (метрическая система) | Типичное значение/Диапазон (имперская система) | Справочный стандарт для метода испытания |
---|---|---|---|---|---|
Прочность на разрыв | Отожженная | Комнатная температура | 490 - 620 МПа | 71 - 90 ksi | ASTM E8 |
Предельная прочность (0,2% смещение) | Отожженная | Комнатная температура | 310 - 450 МПа | 45 - 65 ksi | ASTM E8 |
Удлинение | Отожженная | Комнатная температура | 20 - 25% | 20 - 25% | ASTM E8 |
Твердость (Бринелля) | Отожженная | Комнатная температура | 150 - 200 HB | 150 - 200 HB | ASTM E10 |
Ударная прочность (Шарпи) | Комнатная температура | -20°C | 30 - 50 Дж | 22 - 37 фунт-фут | ASTM E23 |
Сочетание этих механических свойств делает сталь 10B22 подходящей для приложений, требующих хорошей прочности и прочности при динамических нагрузках.
Физические свойства
Свойство | Состояние/температура | Значение (метрическая система) | Значение (имперская система) |
---|---|---|---|
Плотность | Комнатная температура | 7.85 г/см³ | 0.284 фунт/дюйм³ |
Температура плавления | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Теплопроводность | Комнатная температура | 50 Вт/м·К | 34,5 BTU·дюйм/ч·кв.фут·°F |
Удельная теплоемкость | Комнатная температура | 460 Дж/кг·К | 0,11 BTU/фунт·°F |
Электрическое сопротивление | Комнатная температура | 0,0000017 Ом·м | 0,0000017 Ом·дюйм |
Плотность и температура плавления стали 10B22 указывают на ее прочность, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость важны для приложений, связанных с процессами термической обработки.
Коррозионная стойкость
Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Оценка стойкости | Заметки |
---|---|---|---|---|
Атмосферная | - | - | Умеренная | Подвержена коррозии |
Хлориды | 3-5 | 25-60 °C (77-140 °F) | Плохая | Риск кавитационной коррозии |
Кислоты | 10-20 | 20-50 °C (68-122 °F) | Плохая | Не рекомендуется |
Сталь 10B22 демонстрирует умеренную стойкость к атмосферной коррозии, но подвержена кавитационной коррозии в хлоридной среде и плохо ведет себя в кислых условиях. По сравнению с нержавеющими сталями, такими как 304 или 316, которые предлагают отличную коррозионную стойкость, 10B22 менее подходит для условий, где коррозия является значительной проблемой.
Термостойкость
Свойство/ограничение | Температура (°C) | Температура (°F) | Заметки |
---|---|---|---|
Максимальная температура непрерывной эксплуатации | 400 °C | 752 °F | Подходит для умеренных температур |
Максимальная температура прерывистой эксплуатации | 500 °C | 932 °F | Только для краткосрочного воздействия |
Температура окисления | 600 °C | 1112 °F | Риск окисления при превышении этой температуры |
При повышенных температурах сталь 10B22 сохраняет свою прочность, но может подвергаться окислению. Необходимо тщательно учитывать применение, связанное с длительным воздействием высоких температур.
Свойства обработки
Сваримость
Процесс сварки | Рекомендуемый сварочный материал (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Заметки |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Аргон + CO2 | Рекомендуется подогрев |
TIG | ER70S-2 | Аргон | Рекомендуется термическая обработка после сварки |
Сталь 10B22 может быть сварена с использованием обычных процессов, таких как MIG и TIG. Часто рекомендуется подогрев, чтобы снизить риск возникновения трещин, а термическая обработка после сварки может улучшить механические свойства сварного соединения.
Обрабатываемость
Параметр обработки | [Сталь 10B22] | [AISI 1212] | Заметки/Советы |
---|---|---|---|
Индекс относительной обрабатываемости | 60% | 100% | Умеренная обрабатываемость |
Типичная скорость резания (токарная обработка) | 30 м/мин | 60 м/мин | Регулировать в зависимости от инструмента |
Обрабатываемость умеренная, и использование соответствующих режущих инструментов и скоростей имеет важное значение для избежания упрочнения при обработке.
Формуемость
Сталь 10B22 демонстрирует хорошую формуемость как в холодных, так и в горячих условиях. Ее можно изгибать и формовать с помощью соответствующего инструмента, хотя следует учитывать, чтобы избежать чрезмерного упрочнения.
Термическая обработка
Процесс обработки | Температурный диапазон (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
---|---|---|---|---|
Отжиг | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 часа | Воздух | Омоложение, улучшение пластичности |
Закалка | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30 минут | Масло или вода | Упрочнение |
Отпуск | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 час | Воздух | Снижение хрупкости, улучшение прочности |
Процессы термической обработки значительно влияют на микроструктуру стали 10B22, улучшая ее механические свойства и адаптируя ее для специфических приложений.
Типичные применения и конечные использования
Отрасль/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, использованные в этом применении | Причина выбора (коротко) |
---|---|---|---|
Автомобильная | Шестерни и валы | Высокая прочность, стойкость к износу | Долговечность при нагрузках |
Машиностроение | Структурные компоненты | Прочность, обрабатываемость | Удобство обработки |
Строительство | Фиксаторы | Прочность, твердость | Надежность в сборке |
- Другие применения включают:
- Сельскохозяйственное оборудование
- Инструменты и пресс-формы
- Общие компоненты машиностроения
10B22 часто выбирается за его баланс прочности и прочности, что делает его идеальным для компонентов, подвергающихся динамическим нагрузкам.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие замечания
Характеристика/Свойство | [Сталь 10B22] | [AISI 1045] | [AISI 4140] | Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссах |
---|---|---|---|---|
Ключевое механическое свойство | Умеренная прочность | Выше прочность | Вышая прочность | 10B22 является более экономически эффективным вариантом |
Ключевой аспект коррозии | Умеренная | Умеренная | Хорошая | 10B22 имеет меньшую коррозионную стойкость |
Сваримость | Умеренная | Хорошая | Умеренная | 10B22 требует подогрева |
Обрабатываемость | Умеренная | Хорошая | Умеренная | 10B22 легче обрабатывать |
Формуемость | Хорошая | Умеренная | Умеренная | 10B22 можно легко формовать |
Приблизительная относительная стоимость | Умеренная | Умеренная | Более высокая | 10B22 является экономически эффективным вариантом |
Типичная доступность | Распространённая | Распространённая | Менее распространённая | 10B22 широко доступна |
При выборе стали 10B22 следует учитывать ее экономическую эффективность, доступность и соответствие конкретным应用ениям. Хотя она может не достигать коррозионной стойкости более легированных сталей, ее механические свойства делают ее надежным выбором для множества инженерных приложений.
В общем, сталь 10B22 является универсальной среднеуглеродистой легированной сталью, которая сочетает в себе прочность, прочность и обрабатываемость, что делает ее подходящей для различных применений в нескольких отраслях.