10B38 Сталь: Свойства и ключевые применения

Сталь 10B38 - это среднеуглеродная легированная сталь, которая в первую очередь классифицируется как низколегированная сталь. Она характеризуется значительными легирующими элементами, включая марганец, хром и молибден, которые улучшают её механические свойства и общую производительность в различных приложениях. Присутствие этих элементов способствует улучшенной закаливаемости, прочности и стойкости к износу, что делает 10B38 подходящей для требовательных инженерных приложений.

Всеобъемлющий обзор

Сталь 10B38 особенно ценится за баланс прочности и пластичности, что позволяет ей выдерживать значительные механические нагрузки, сохраняя при этом структурную целостность. Основные легирующие элементы, такие как марганец (Mn), хром (Cr) и молибден (Mo), играют ключевую роль в определении её свойств. Марганец увеличивает закаливаемость и прочность на растяжение, хром улучшает стойкость к коррозии и твердость, а молибден способствует прочности при повышенных температурах.

Преимущества (Плюсы)	Ограничения (Минусы)
Высокая прочность и жесткость	Ограниченная свариваемость
Хорошая стойкость к износу	Подверженность коррозионной трещиноватости
Отличная обрабатываемость	Требует тщательной термообработки для оптимальных свойств
Универсальность для различных приложений	Может не показывать хорошую эффективность в сильно коррозионных средах

Исторически сталь 10B38 нашла свою нишу в производстве компонентов, требующих высокой прочности и долговечности, таких как шестерни, валы и другие критически важные детали машин. Её рыночная позиция прочна, особенно в отраслях, где производительность под нагрузкой имеет первостепенное значение.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Заметки/Комментарии
UNS	G10450	США	Ближайший эквивалент AISI 4130
AISI/SAE	1038	США	Небольшие различия в составе, о которых следует знать
ASTM	A29/A29M	США	Общая спецификация для легированных сталей
EN	1.0540	Европа	Эквивалент 10B38 с небольшими вариациями
JIS	S45C	Япония	Похожие свойства, но различные легирующие элементы

В приведенной выше таблице перечислены различные стандарты и эквиваленты стали 10B38. Примечательно, что хотя такие классы, как AISI 4130 и S45C, могут выглядеть похожими, они могут отличаться по конкретным легирующим элементам и механическим свойствам, что может значительно повлиять на производительность в конкретных приложениях.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Диапазон процентов (%)
C (Углерод)	0.35 - 0.45
Mn (Марганец)	0.60 - 0.90
Cr (Хром)	0.40 - 0.60
Mo (Молибден)	0.15 - 0.25
Si (Кремний)	0.15 - 0.40
P (Фосфор)	≤ 0.035
S (Сера)	≤ 0.035

Ключевые легирующие элементы в стали 10B38 играют значительные роли:
- Углерод (C): Увеличивает твердость и прочность через термообработку.
- Марганец (Mn): Улучшает закаливаемость и прочность на растяжение.
- Хром (Cr): Улучшает стойкость к износу и коррозии.
- Молибден (Mo): Способствует прочности при повышенных температурах и улучшает прочность.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Типичное значение/Диапазон (Метрические)	Типичное значение/Диапазон (Имперские)	Справочный стандарт для метода испытания
Прочность на растяжение	Отожженное	600 - 800 МПа	87 - 116 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% сдвиг)	Отожженное	350 - 500 МПа	51 - 73 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженное	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Твердость (Бринелль)	Отожженное	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Ударная прочность (Шарпи)	-40°C	30 - 50 Дж	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Механические свойства стали 10B38 делают её подходящей для приложений, требующих высокой прочности и жесткости. Её прочность на растяжение и предельная прочность указывают на то, что она может выдерживать значительные нагрузки, в то время как процент удлинения отражает хорошую пластичность, позволяя ей деформироваться без разрушения. Значения твердости предполагают, что она может сопротивляться износу, что делает её идеальной для компонентов, подверженных трению и абразивному износу.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрические)	Значение (Имперские)
Плотность	-	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	20°C	45 Вт/м·К	31 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	20°C	0.46 кДж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20°C	0.0000017 Ω·м	0.0000017 Ω·фут

Физические свойства стали 10B38, такие как её плотность и температура плавления, указывают на её прочность и пригодность для высокотемпературных приложений. Теплопроводность предполагает, что она может эффективно рассеивается тепло, что полезно в приложениях, где критически важен тепловой контроль.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг устойчивости	Заметки
Хлориды	3-5%	25°C/77°F	Удовлетворительная	Риск питтинга
Серная кислота	10%	25°C/77°F	Плохая	Не рекомендуется
Гидроксид натрия	5%	25°C/77°F	Хорошая	Умеренная устойчивость

Сталь 10B38 демонстрирует умеренную коррозионную стойкость, особенно в средах, содержащих хлориды и щелочные вещества. Она подвержена коррозии питтинга в средах, богатых хлоридами, и должна избегаться в приложениях, связанных с сильными кислотами, такими как серная кислота. По сравнению с другими сортами, такими как 4140 и 4340, 10B38 может показать худшие результаты в сильно коррозионных условиях, что делает важным учитывать рабочую среду при выборе материалов.

Теплостойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Замечания
Максимальная температура непрерывного обслуживания	400°C	752°F	Подходит для умеренных температур
Максимальная температура прерывистого обслуживания	500°C	932°F	Рекомендуется ограниченное время воздействия
Температура окисления	600°C	1112°F	Риск окисления превышает этот предел

При повышенных температурах сталь 10B38 сохраняет свою прочность, но может начать терять твердость и жесткость. Её устойчивость к окислению уменьшается при температурах выше 600°C, что требует осторожного подхода в высокотемпературных приложениях.

Свойства обработки

Сваримость

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнител (Классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Заметки
MIG	ER70S-6	Аргон + CO2	Рекомендуется подогрев
TIG	ER70S-2	Аргон	Может потребоваться термообработка после сварки
Металлический (SMAW)	E7018	-	Требует внимательного контроля для избежания трещин

Сталь 10B38 представляет собой вызовы в сварке из-за своего среднего содержания углерода, что может привести к трещинам, если не будет правильно обработана. Предварительный нагрев и термообработка после сварки обычно необходимы для снижения этих рисков и обеспечения целостности сварного шва.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь 10B38	AISI 1212	Заметки/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	70	100	Хорошая обрабатываемость с правильным инструментом
Типичная скорость резания (Токарная)	50-80 м/мин	100-150 м/мин	Регулируйте в зависимости от инструмента и операции

Сталь 10B38 предлагает хорошую обрабатываемость, хотя и требует подходящего инструмента и скорости резания для достижения оптимальных результатов. Индекс относительной обрабатываемости указывает на то, что, хотя она обрабатываема, она может не показывать таких же хороших результатов, как некоторые стали с легким резанием, такие как AISI 1212.

Формуемость

Сталь 10B38 может быть сформирована как холодными, так и горячими процессами. Холодная формовка возможна, но следует избегать чрезмерного упрочнения. Горячая формовка предпочтительна для сложных форм, так как она снижает риск трещинообразования и позволяет лучше контролировать конечные свойства.

Термообработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время удержания	Способ охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 часа	Воздух	Смягчение, улучшенная пластичность
Закалка	800 - 850 / 1472 - 1562	-	Масло или вода	Закаливание
Отпуск	400 - 600 / 752 - 1112	1 час	Воздух	Снижение хрупкости, улучшение прочности

Процессы термообработки значительно влияют на микроструктуру и свойства стали 10B38. Закалка увеличивает твердость, в то время как отпуск необходим для снижения хрупкости и увеличения прочности, что делает её подходящей для динамических приложений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора
Автопромышленность	Шестерни	Высокая прочность, жесткость	Долговечность под нагрузкой
Авиакосмическая	Структурные компоненты	Низкий вес, высокая прочность	Производительность при высоком стрессе
Машиностроение	Валы	Стойкость к износу, обрабатываемость	Точность и долговечность

• Другие применения включают:
• Индивидуальные компоненты
• Крепеж
• Детали тяжелого оборудования

Сталь 10B38 выбирают для приложений, требующих сочетания прочности, жесткости и стойкости к износу. Её свойства делают её особенно подходящей для компонентов, которые испытывают динамические нагрузки и требуют высокой долговечности.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Сталь 10B38	AISI 4140	AISI 4340	Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая прочность	Выше жесткость	Выше усталостная стойкость	10B38 более экономичная
Ключевой аспект коррозии	Умеренная стойкость	Хорошая стойкость	Отличная стойкость	10B38 менее подходит для коррозионных сред
Свариваемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	10B38 требует внимательного обращения
Обрабатываемость	Хорошая	Средняя	Средняя	10B38 легче обрабатывается, чем 4140
Формуемость	Хорошая	Средняя	Хорошая	10B38 универсальна в процессах формования
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Выше	Выше	10B38 является экономически эффективным вариантом
Типичная доступность	Распространенная	Распространенная	Менее распространенная	10B38 широко доступна

При выборе стали 10B38 важными являются такие аспекты, как экономическая эффективность, доступность и специфические требования приложения. Её баланс свойств делает её универсальным выбором для различных инженерных приложений, хотя её ограничения в коррозионных средах и сварке следует тщательно оценивать.

В заключение, сталь 10B38 - это прочная среднеуглеродная легированная сталь, которая предлагает сочетание прочности, жесткости и обрабатываемости, что делает её подходящей для широкого спектра приложений в требовательных условиях.