1112 Сталь: свойства и основные применения

Сталь 1112 является легированной низкоуглеродистой сталью, которая относится к категории стали со средним содержанием углерода. Она в первую очередь характеризуется своим составом, который включает значительное количество марганца и низкое содержание углерода, обычно около 0,12%. Этот класс стали часто используется в приложениях, где требуется хорошая обрабатываемость и умеренная прочность, что делает его популярным выбором в различных инженерных областях.

Обширный обзор

Сталь 1112 классифицируется как легированная низкоуглеродистая сталь, где основными легирующими элементами являются углерод (C), марганец (Mn) и небольшие количества серы (S) и фосфора (P). Низкое содержание углерода способствует отличной пластичности и формуемости, в то время как марганец улучшает закаливаемость и прочность.

Наиболее значимые характеристики стали 1112 включают:

• Хорошая обрабатываемость: Этот класс стали известен своей легкостью в обработке, что делает его подходящим для прецизионных компонентов.
• Умеренная прочность: Хотя по прочности он не сопоставим с высокоуглеродистой сталью, сталь 1112 обеспечивает достаточную прочность для многих приложений.
• Сваряемость: Ее можно варить стандартными методами, хотя предварительный подогрев может быть необходим, чтобы избежать трещин.

Преимущества:
- Отличная обрабатываемость позволяет эффективно производить сложные детали.
- Хорошая пластичность и прочность делают ее подходящей для динамически нагруженных приложений.
- Экономична благодаря низкому содержанию углерода и легкости производства.

Ограничения:
- Низкая прочность по сравнению с высокоуглеродистыми сталями ограничивает ее применение в условиях высокого стресса.
- Уменьшенная стойкость к износу по сравнению с легированными сталями с более высоким содержанием углерода.

Исторически сталь 1112 имеет большое значение в автомобильной и производственной отраслях, где ее свойства использовались для производства шестерен, валов и других компонентов, требующих хорошей обрабатываемости и умеренной прочности.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Градус	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	G11120	США	Ближайший эквивалент AISI 1112
AISI/SAE	1112	США	Общепринятая номенклатура
ASTM	A108	США	Стандартная спецификация для холоднокатаных углеродных стальных прутков
EN	1.1121	Европа	Небольшие различия в составе, о которых следует помнить
JIS	S12C	Япония	Похожие свойства, но разные стандарты обработки

В приведенной выше таблице показаны различные обозначения и стандарты, связанные со сталью 1112. Обратите внимание, что хотя G11120 и AISI 1112 часто считаются эквивалентными, небольшие различия в составе и обработке могут повлиять на производительность в конкретных приложениях. Например, европейский стандарт 1.1121 может иметь более строгие ограничения по содержанию серы, что может повлиять на обрабатываемость и обработку поверхности.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Процентный диапазон (%)
C (Углерод)	0,10 - 0,15
Mn (Марганец)	0,60 - 0,90
S (Сера)	≤ 0,05
P (Фосфор)	≤ 0,04

Основные легирующие элементы в стали 1112 играют ключевые роли:
- Углерод (C): Обеспечивает базовую прочность и жесткость; однако низкое содержание обеспечивает хорошую пластичность.
- Марганец (Mn): Улучшает закаливаемость и прочность на разрыв, увеличивая стойкость к износу.
- Сера (S): Добавляется для улучшения обрабатываемости, но должно быть контролируемым, чтобы избежать хрупкости.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/диапазон (метрическая)	Типичное значение/диапазон (имперская)	Ссылочный стандарт для метода испытаний
Прочность на разрыв	Отожженная	Комнатная температура	450 - 550 МПа	65 - 80 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0,2 % сдвига)	Отожженная	Комнатная температура	250 - 350 МПа	36 - 51 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	Комнатная температура	25 - 30%	25 - 30%	ASTM E8
Твердость (Бринелля)	Отожженная	Комнатная температура	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Ударная прочность (Шарпи)	Отожженная	-20°C (-4°F)	30 - 50 Дж	22 - 37 фут-фунтов	ASTM E23

Механические свойства стали 1112 делают ее подходящей для приложений, требующих умеренной прочности и хорошей пластичности. Ее прочность на разрыв и предельная прочность адекватны для многих инженерных применений, в то время как удлинение указывает на хорошую формуемость. Ударная прочность при низких температурах показывает, что она может выдерживать динамические нагрузки без разрушений.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрика)	Значение (империя)
Плотность	Комнатная температура	7,85 г/см³	0,284 фунт/дюйм³
Температура/Диапазон плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	50 Вт/м·К	29 BTU·дюйм/(ч·фт²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	0,46 кДж/кг·К	0,11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0,0006 Ом·м	0,00002 Ом·дюйм

Плотность стали 1112 указывает на то, что это относительно тяжелый материал, что является типичным для стали. Температура плавления указывает на хорошую термическую стабильность, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость указывают на то, как она будет вести себя под тепловыми нагрузками. Электрическое сопротивление низкое, что делает ее подходящей для приложений, где важно электрическое сопротивление.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг устойчивости	Примечания
Хлориды	Различается	Комнатная	Умеренная	Подвержена образованию ямок
Кислоты	Различается	Комнатная	Плохая	Не рекомендуется
Щелочи	Различается	Комнатная	Хорошая	Как правило, устойчива
Атмосферная	-	Комнатная	Умеренная	Требует защитного покрытия

Сталь 1112 обладает умеренной коррозионной стойкостью. Она подвержена образованию ямок в средах с хлоридами, что может быть значительной проблемой в морских приложениях. В кислых условиях она проявляет плохую стойкость, что делает ее непригодной для химических процессов. Тем не менее, она демонстрирует разумную стойкость в щелочных условиях, что может быть полезно в определенных приложениях.

По сравнению с другими классами стали, такими как AISI 1018 и 4140, коррозионная стойкость стали 1112 обычно ниже из-за ее низкого легирующего содержания. Например, сталь AISI 4140 обладает лучшей закаливаемостью и стойкостью к износу, что делает ее более подходящей для приложений, подвергающихся воздействию жестких условий.

Термическая стойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Замечания
Максимально допустимая температура непрерывной работы	400 °C	752 °F	Свыше этого свойства деградируют
Максимально допустимая температура прерывистой работы	500 °C	932 °F	Только краткосрочную экспозицию
Температура облочения	600 °C	1112 °F	Риск окисления при этой температуре

При повышенных температурах сталь 1112 сохраняет свои механические свойства до примерно 400 °C (752 °F). Свыше этого сталь может испытывать снижение прочности и пластичности. Температура облочения указывает на точку, при которой окисление становится проблемой, требующей защитных покрытий или контролируемых условий в приложениях высокой температуры.

Свойства обработки

Сваряемость

Процесс сварки	Рекомендуемый filler metal (AWS Classification)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Аргон + CO2	Хорошо подходит для общей сварки
TIG	ER70S-2	Аргон	Подходит для тонкостенных изделий
Электродная	E7018	-	Требует предварительного нагрева

Сталь 1112 обычно считается свариваемой при использовании стандартных процессов, таких как MIG, TIG и электродная сварка. Предварительный нагрев может быть необходим для предотвращения трещин, особенно в более толстых секциях. Выбор filler metal может повлиять на конечные свойства сварного соединения, и необходимо осторожно подходить к выбору filler metal, чтобы соответствовать основному материалу.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь 1112	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	100	150	1212 легче обрабатывать
Типичная скорость резания (Торцовка)	30 м/мин	45 м/мин	Регулировать для износа инструмента

Сталь 1112 обладает хорошей обрабатываемостью, хотя она не такая благоприятная, как AISI 1212, которая специально разработана для высокой обрабатываемости. Необходимо выбирать оптимальные скорости резания и инструменты для обеспечения эффективной обработки при минимизации износа инструмента.

Формуемость

Сталь 1112 демонстрирует хорошую формуемость, что делает ее подходящей для процессов холодной и горячей формовки. Она может гнуться и формироваться без значительного риска трещин, хотя следует проявлять осторожность с радиусами изгиба, чтобы избежать упрочнения.

Термическая обработка

Процесс термической обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время замачивания	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 часа	Воздух	Улучшение пластичности и снижение твердости
Закалка	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 минут	Масло или вода	Увеличение твердости и прочности
Закалка	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 час	Воздух	Снижение хрупкости и улучшение прочности

Процессы термической обработки, такие как отжиг, закалка и закалка, могут значительно изменить микроструктуру и свойства стали 1112. Отжиг улучшает пластичность, в то время как закалка увеличивает твердость. Закалка часто применяется для снятия напряжений и улучшения прочности после закалки.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного приложения	Ключевые свойства стали, использованные в данном приложении	Причина выбора
Автомобильный	Шестерни	Хорошая обрабатываемость, умеренная прочность	Экономичное производство
Производственный	Валы	Пластичность, прочность	Подходит для динамических нагрузок
Авиационная	Кронштейны	Легкость, умеренная прочность	Баланс веса и прочности

В автомобильном секторе сталь 1112 часто используется для шестерен благодаря своей отличной обрабатываемости и умеренной прочности. В производстве она используется для валов, которые требуют хорошей пластичности и прочности для выдерживания динамических нагрузок. В авиационных приложениях она выбирается для кронштейнов, где критически важен баланс веса и прочности.

Важные аспекты, критерии выбора и дополнительная информация

Особенность/Свойство	Сталь 1112	AISI 1018	AISI 4140	Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Низкая прочность	Высокая прочность	4140 лучше подходит для приложений с высоким уровнем стресса
Ключевой аспект коррозии	Умеренный	Хороший	Умеренный	1018 обладает лучшей коррозионной стойкостью
Сваряемость	Хорошая	Отличная	Умеренная	4140 требует предварительного нагрева для сварки
Обрабатываемость	Хорошая	Отличная	Умеренная	1018 легче обрабатывать
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Умеренная	4140 менее формуемая
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Низкая	Высокая	Стоимость варьируется в зависимости от содержания легирующих элементов
Типичная доступность	Высокая	Высокая	Умеренная	1018 широко доступна

При выборе стали 1112 необходимо учитывать ее экономическую эффективность и доступность по сравнению с альтернативами, такими как AISI 1018 и AISI 4140. Хотя сталь 1112 предлагает хорошую обрабатываемость и умеренную прочность, она может не подойти для приложений с высоким уровнем стресса, где предпочтительнее будет 4140. Кроме того, ее коррозионная стойкость не такая надежная, как у AISI 1018, что делает ее менее идеальной для определенных сред.

В заключение, сталь 1112 является универсальной низкоуглеродистой легированной сталью, которая превосходно подходит для приложений, требующих хорошей обрабатываемости и умеренной прочности. Ее свойства делают ее подходящей для ряда инженерных приложений, хотя важно внимательно рассмотреть ее ограничения для оптимальной производительности.