10B30 Сталь: Свойства и основные применения

Сталь 10B30 — это легированная сталь средней углеродности, используемая в основном в приложениях, требующих хорошей закаливаемости и стойкости к износу. Классифицируется как низколегированная сталь, она обычно содержит сбалансированную смесь углерода, марганца и бора, что значительно улучшает ее механические свойства. Основные легирующие элементы в стали 10B30:

• Углерод (C): Увеличивает твердость и прочность.
• Марганец (Mn): Улучшает закаливаемость и прочность на растяжение.
• Бор (B): Увеличивает закаливаемость, позволяя глубже закаливаться во время термической обработки.

Общий обзор

Сталь 10B30 известна своим отличным сочетанием прочности, пластичности и стойкости к износу, что делает ее подходящей для различных инженерных приложений. Ее содержание углерода средней величины обеспечивает хороший баланс между текучестью и прочностью, в то время как добавление бора усиливает ее закаливаемость, позволяя ей достигать более высоких уровней твердости в процессе термической обработки.

Преимущества стали 10B30:
- Высокая твердость: Подходит для приложений, требующих устойчивости к износу.
- Хорошая прочность: Сохраняет структурную целостность под ударными нагрузками.
- Универсальные применения: Может использоваться в различных секторах, включая автомобилестроение и машиностроение.

Ограничения стали 10B30:
- Проблемы с сваркой: Требует тщательного внимания при сварке из-за возможного растрескивания.
- Коррозионная стойкость: Не имеет такой стойкости к коррозии, как нержавеющие стали, что ограничивает ее использование в тяжелых условиях.

Исторически сталь 10B30 нашла свое место в производстве компонентов, таких как зубчатые колеса, валы и другие части машин, где критически важны прочность и стойкость к износу. Ее рыночная позиция стабильна, с постоянным спросом в отраслях, которые уделяют внимание долговечности и производительности.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Наименование/Градусы	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	G10430	США	Ближайший эквивалент AISI 1030 с добавкой бора
AISI/SAE	10B30	США	Сталь средней углеродности с бором для улучшенной закаливаемости
ASTM	A29/A29M	США	Общее описание для легированных сталей
EN	1.0503	Европа	Похожие свойства, небольшие различия в составе
JIS	S45C	Япония	Сравнимо, но не имеет добавления бора
ISO	10B30	Международный	Международное стандартное наименование

Различия между эквивалентными марками могут значительно повлиять на производительность. Например, хотя S45C похож по содержанию углерода, ему не хватает добавления бора, которое повышает закаливаемость стали 10B30, что делает его менее подходящим для приложений, требующих глубокой закалки.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и Название)	Диапазон процента (%)
C (Углерод)	0.28 - 0.34
Mn (Марганец)	0.60 - 0.90
B (Бор)	0.001 - 0.005
Si (Кремний)	0.15 - 0.40
P (Фосфор)	≤ 0.035
S (Сера)	≤ 0.035

Ключевые легирующие элементы в стали 10B30 играют важные роли в определении ее свойств. Углерод способствует твердости и прочности, в то время как марганец улучшает закаливаемость и прочность на растяжение. Бор, хотя и присутствует в небольших количествах, значительно улучшает способность стали к закалке во время термической обработки, что делает ее подходящей для приложений, требующих высокой устойчивости к износу.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метрические)	Типичное значение/Диапазон (имперские)	Стандарт ссылок для метода испытаний
Прочность на растяжение	Закаленная и отпущенная	Температура помещения	800 - 1000 МПа	116,000 - 145,000 psi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% смещение)	Закаленная и отпущенная	Температура помещения	600 - 800 МПа	87,000 - 116,000 psi	ASTM E8
Удлинение	Закаленная и отпущенная	Температура помещения	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Твердость (HRC)	Закаленная и отпущенная	Температура помещения	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	Ударный тест по Шарпи	-20°C	20 - 30 Дж	15 - 22 фунт-фут	ASTM E23

Механические свойства стали 10B30 делают ее особенно подходящей для приложений, связанных с динамическими нагрузками и структурной целостностью. Высокие прочности на растяжение и предельные прочности позволяют ей выдерживать значительные нагрузки, в то время как удлинение и ударная прочность обеспечивают возможность поглощения энергии без разрушения, что делает ее идеальной для компонентов, подвергающихся ударным нагрузкам.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрическое)	Значение (имперское)
Плотность	Температура помещения	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура/Диапазон плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	Температура помещения	45 Вт/м·К	31 BTU·ин/ч·фут²·°F
Удельная теплоемкость	Температура помещения	0.46 кДж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Температура помещения	0.0006 Ом·м	0.000035 Ом·ин

Плотность стали 10B30 указывает на ее массу на единицу объема, что важно для применения, где вес является критическим фактором. Теплопроводность указывает на ее способность проводить тепло, что может иметь значение в приложениях, связанных с колебаниями температуры. Удельная теплоемкость указывает, сколько энергии требуется для повышения температуры стали, что влияет на ее тепловое управление в эксплуатационных условиях.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Атмосферные	Меняется	Амбиент	Удовлетворительный	Подвержена коррозии
Хлориды	Меняется	Амбиент	Плохая	Риск точечной коррозии
Кислоты	Меняется	Амбиент	Плохая	Не рекомендуется
Щелочные	Меняется	Амбиент	Удовлетворительная	Ограниченная стойкость

Сталь 10B30 демонстрирует умеренную коррозионную стойкость, в первую очередь из-за своего содержания углерода. В атмосферных условиях она может ржаветь, если не защищена надлежащим образом. Наличие хлоридов значительно увеличивает риск точечной коррозии, что делает ее непригодной для морских приложений без защитных покрытий. По сравнению с нержавеющими сталями, коррозионная стойкость 10B30 ограничена, что требует внимательного рассмотрения в условиях, где ожидается воздействие коррозионных агентов.

Теплостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Макс. температура непрерывной службы	400 °C	752 °F	Подходит для умеренных температур
Максимальная температура прерывистой службы	500 °C	932 °F	Только кратковременное воздействие
Температура обгорания	600 °C	1112 °F	Риск окисления выше этой температуры
Учет прочности на сдвиг	450 °C	842 °F	Начинает разрушаться при этой температуре

При высоких температурах сталь 10B30 сохраняет свою прочность, но может подвергаться окислению и обгоранию, особенно выше 600 °C. Ее производительность в высокотемпературных приложениях ограничена, и следует остерегаться длительного воздействия температур, превышающих ее максимальные пределы службы.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый сварочный материал (классификация AWS)	Типичгаз защитного газа/флюса	Примечания
MIG	ER70S-6	Смесь аргону/CO2	Рекомендуется предварительный подогрев
TIG	ER70S-2	Аргон	Требуется послеварочная обработка
Электродная сварка	E7018	Н/Д	Используйте низководородные электроды

Сталь 10B30 сталкивается с трудностями при сварке из-за своего среднего содержания углерода, что может привести к образованию трещин, если не управлять процессом надлежащим образом. Часто рекомендуется предварительный подогрев перед сваркой, чтобы уменьшить риск термического шока. Послеварочная термическая обработка также может помочь снять напряжение и улучшить целостность сварного соединения.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь 10B30	Сталь AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	60	100	10B30 менее обрабатываемая
Типичная скорость резания (Торцевание)	50 м/мин	80 м/мин	Используйте инструмент из карбида

Сталь 10B30 имеет более низкий индекс обрабатываемости по сравнению с AISI 1212, которая известна своей отличной обрабатываемостью. При обработке 10B30 важно использовать соответствующие скорости реза и инструменты для достижения оптимальных результатов и минимизации износа инструмента.

Формуемость

Сталь 10B30 демонстрирует умеренную формуемость, что делает ее подходящей для процессов холодного и горячего формования. Однако следует остерегаться чрезмерной упрочняющей обработки, которая может привести к тресканию при изгибе или формовании. Рекомендуемые радиусы изгиба должны соблюдаться, и необходимо использовать соответствующие инструменты для обеспечения качества.

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	Омолаживание, улучшение текучести
Закалка	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 минут	Масло или вода	Закалка, повышение прочности
Отпуск	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 час	Воздух	Снижение хрупкости, улучшение пластичности

Процессы термической обработки значительно влияют на микроструктуру и свойства стали 10B30. Закалка повышает твердость, в то время как отпуск уменьшает хрупкость, позволяя достичь баланса между прочностью и пластичностью. Процесс отжига смягчает сталь, что облегчает ее обработку во время производства.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, использованные в этом приложении	Причина выбора
Автомобили	Зубчатые колеса	Высокая прочность, стойкость к износу	Долговечность под нагрузкой
Машиностроение	Валы	Пластичность, устойчивость к ударам	Структурная целостность
Строительство	Крепежные элементы	Твердость, прочность на растяжение	Надежность в сборке

Другие применения включают:
- Элементы инструмента
- Запчасти тяжелой техники
- Сельскохозяйственное оборудование

Сталь 10B30 часто выбирают для приложений, где критически важны высокая прочность и стойкость к износу. Ее способность сохранять производительность при динамических нагрузках делает ее предпочтительным выбором в автомобилестроении и машиностроении.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	Сталь 10B30	Сталь AISI 4140	Сталь S45C	Краткая запись о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая прочность	Выше прочность на сдвиг	Умеренная прочность	10B30 лучше для стойкости к износу
Ключевой аспект коррозии	Удовлетворительный	Хорошая	Удовлетворительный	4140 предлагает лучшую коррозионную стойкость
Свариваемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	4140 легче сваривать
Обрабатываемость	Умеренная	Удовлетворительная	Хорошая	10B30 менее обрабатываемая
Формуемость	Умеренная	Удовлетворительная	Хорошая	10B30 требует осторожного обращения
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Выше	Ниже	Стоимость варьируется в зависимости от рыночных условий
Типичное наличие	Распространенное	Распространенное	Распространенное	Все марки широко доступны

При выборе стали 10B30 необходимо учитывать ее механические свойства, экономическую эффективность и доступность. Хотя она предлагает отличную стойкость к износу, ее сварка и обрабатываемость могут потребовать дополнительного внимания в процессе производства. Понимание конкретных требований приложения поможет в выборе стали 10B30 или ее альтернатив.

В заключение, сталь 10B30 является универсальной сталью средней углеродности, которая превосходна в приложениях, требующих прочности и стойкости к износу. Ее уникальные свойства, в сочетании с тщательным учетом факторов обработки и окружающей среды, делают ее ценным материалом в различных инженерных секторах.