Сталь SAE 1112: свойства и ключевые применения

сталь SAE 1112 классифицируется как низкоуглеродная легированная сталь, главным образом известная своей обрабатываемостью и универсальностью в различных инженерных приложениях. Этот сорт стали содержит относительно низкое содержание углерода, как правило, от 0,10% до 0,15%, что способствует его отличной пластичности и формуемости. Основные легирующие элементы в SAE 1112 включают марганец (Mn), который повышает закаливаемость и прочность, и серу (S), которая улучшает обрабатываемость.

Всеобъемлющий обзор

SAE 1112 особенно ценится в производственном секторе за свой баланс прочности, пластичности и обрабатываемости. Он часто используется в приложениях, требующих сложных процессов обработки, таких как производство шестерен, валов и крепежных деталей. Низкое содержание углерода в стали позволяет хорошо свариваемость и формуемость, что делает ее подходящей для различных методов обработки.

Преимущества SAE 1112:
- Отличная обрабатываемость: Наличие серы улучшает обрабатываемость стали, что облегчает резку и формовку.
- Хорошая пластичность: Низкое содержание углерода обеспечивает хорошие свойства удлинения, позволяя деформацию без разрушения.
- Универсальные применения: Подходит для широкого спектра приложений в автомобильном и промышленном секторах.

Недостатки SAE 1112:
- Ограниченная твердость: В сравнении с более высокоуглеродными сталями, SAE 1112 может не достигать тех же уровней твердости, ограничивая его использование в условиях высокой износостойкости.
- Коррозионная стойкость: Она не обладает значительной коррозионной стойкостью, что делает ее менее подходящей для сред, подверженных ржавчине и окислению.

Исторически, SAE 1112 была незаменимой в производстве точных компонентов благодаря своим благоприятным свойствам и легкости обработки. Ее рыночная позиция остается сильной, особенно в отраслях, где критически важны массовое производство и точность.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Понятие	Страна/Регион происхождения	Комментарии/Примечания
UNS	G11120	США	Ближайший эквивалент AISI 1112
AISI/SAE	1112	США	Широко используется в автомобильной промышленности
ASTM	A108	США	Стандартная спецификация для холоднокатаных углеродных стальных прутков
EN	1.0402	Европа	Следует обратить внимание на незначительные составные отличия
JIS	S10C	Япония	Схожие свойства, но разные применения
ISO	10120	Международный	Общий эквивалент для низкоуглеродной стали

Различия между этими сортами могут повлиять на выбор в зависимости от конкретных требований применения. Например, хотя AISI 1112 и UNS G11120 очень близки, последний может иметь незначительно другое содержание серы, что влияет на обрабатываемость.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон процента (%)
C (Углерод)	0.10 - 0.15
Mn (Марганец)	0.30 - 0.60
S (Сера)	0.15 - 0.35
P (Фосфор)	≤ 0.04
Fe (Железо)	Остальное

Основная роль ключевых легирующих элементов в SAE 1112 включает:
- Углерод (C): Обеспечивает прочность и твердость; однако его низкое содержание гарантирует хорошую пластичность.
- Марганец (Mn): Улучшает закаливаемость и прочность на разрыв, способствуя общим механическим свойствам.
- Сера (S): Улучшает обрабатываемость, способствуя образованию стружки в процессе резки.

Механические свойства

Свойство	Условие/Температура	Типичное значение/Диапазон (метрические)	Типичное значение/Диапазон (имперские)	Справочный стандарт для испытательного метода
Прочность на сжатие	Отожженная	370 - 480 МПа	54 - 70 ksi	ASTM E8
Предел текучести (с 0,2% смещения)	Отожженная	210 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Твердость (по Роквеллу Б)	Отожженная	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Ударная прочность (по Шарпи)	-20°C	30 - 50 Дж	22 - 37 фт-фунт	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает SAE 1112 подходящей для приложений, которые требуют хорошей прочности и пластичности под механической нагрузкой. Его относительно высокий процент удлинения указывает на то, что он может выдерживать значительную деформацию перед разрушением, что делает его идеальным для компонентов, подвергаемых динамическим нагрузкам.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрическое)	Значение (имперское)
Плотность	-	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления/Диапазон	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	20°C	50 Вт/м·К	34.5 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 Ом·м	0.0000017 Ом·дюйм

Практическое значение плотности и температуры плавления SAE 1112 имеет решающее значение для приложений, связанных с высокотемпературными процессами, такими как ковка и литье. Его теплопроводность указывает на то, что он может эффективно рассеивать тепло, что полезно в операциях по обработке, чтобы предотвратить перегрев.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Вода	-	Комнатная	Умеренная	Подвержен коррозии
Кислоты (HCl)	10%	25°C/77°F	Плохая	Риск раковин
Щелочи (NaOH)	5%	25°C/77°F	Умеренная	Умеренная стойкость
Хлориды (NaCl)	3%	25°C/77°F	Плохая	Риск коррозийного растрескивания при напряжениях

SAE 1112 демонстрирует ограниченную коррозионную стойкость, особенно в кислых и хлоридных средах. Он подвержен ржавчине в условиях повышенной влажности и может подвергаться образованию коррозионных раковин в присутствии хлоридов. В сравнении с нержавеющими сталями, такими как AISI 304, которые предлагают отличную коррозионную стойкость, SAE 1112 менее подходит для применения в коррозионных условиях.

Теплостойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Комментарии
Макс. постоянная рабочая температура	300°C	572°F	За пределами этого свойства могут ухудшаться
Макс. временная рабочая температура	400°C	752°F	Краткосрочное воздействие может быть допустимо
Температура образования окалины	600°C	1112°F	Риск окисления при повышенных температурах
Начало учета прочности на ползучесть	400°C	752°F	Ползучесть может стать значительной

При повышенных температурах SAE 1112 сохраняет разумные механические свойства, но может подвергаться окислению и образованию окалины, особенно выше 400°C. Это может привести к снижению прочности и пластичности, что делает его менее подходящим для высокотемпературных применений по сравнению с более высоколегированными сталями.

Технологические свойства

Сварка

Процесс сварки	Рекомендуемый filler металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Смесь аргона и CO2	Хорошо подходит для тонких изделий
TIG	ER70S-2	Чистый аргон	Требует предварительного нагрева
Сварка с электродом (SMAW)	E7018	-	Подходит для общего использования

SAE 1112 обычно считается хорошо свариваемым, особенно с процессами MIG и TIG. Предварительный нагрев может быть необходим, чтобы избежать трещин, особенно в более толстых частях. Тепловая обработка после сварки может помочь снять напряжения и улучшить общую производительность сварного соединения.

Обрабатываемость

Параметр обработки	SAE 1112	Эталонная сталь (AISI 1212)	Примечания/Советы
Индекс сравнительной обрабатываемости	100	130	SAE 1112 менее обрабатываема, чем AISI 1212
Типичная скорость резания	30 м/мин	40 м/мин	Регулировать в зависимости от износа инструмента

SAE 1112 предлагает хорошую обрабатываемость, хотя она чуть менее благоприятна, чем AISI 1212. Оптимальные скорости резания и инструменты должны быть выбраны для минимизации износа и максимизации эффективности в процессе обработки.

Формуемость

SAE 1112 демонстрирует хорошую формуемость, что делает его подходящим для холодных и горячих формовочных процессов. Его можно легко изгибать и формировать без значительного риска разрушения. Темп упрочнения является умеренным, что позволяет некоторую деформацию перед достижением предела текучести.

Термическая обработка

Процесс термической обработки	Диапазон температуры (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 часа	Воздух	Улучшение пластичности и снижение твердости
Нормализация	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 часа	Воздух	Уточнение зернистой структуры
Закалка	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 час	Масло или вода	Повышение твердости

Во время термической обработки SAE 1112 проходит металлургические преобразования, которые улучшают его свойства. Отжиг смягчает сталь, улучшая пластичность, в то время как нормализация уточняет зернистую структуру, приводя к улучшению прочности. Закалка может повысить твердость, но может потребоваться отпуск, чтобы снять напряжения.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, использованные в этом приложении	Причина выбора (кратко)
Автомобильный	Шестерни	Высокая обрабатываемость, хорошая пластичность	Точные компоненты
Производство	Крепежные детали	Отличная формуемость, свариваемость	Массовое производство
Аэрокосмический	Структурные компоненты	Хорошее соотношение прочности к весу	Легкие применения
Машиностроение	Валы	Высокая прочность на разрыв, хорошая ударная прочность	Долговечность под нагрузкой

Другие применения включают:
- Строительство: Используются в структурных компонентах благодаря своей прочности и легкости обработки.
- Электроника: Компоненты, требующие точной обработки и недорогого производства.

SAE 1112 выбирается для этих применений благодаря своему благоприятному балансу свойств, что делает его идеальным для массового производства, где важны точность и экономическая эффективность.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие соображения

Особенность/Свойство	SAE 1112	AISI 1018	AISI 1212	Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Низкая прочность	Высокая прочность	1212 предлагает лучшую обрабатываемость
Ключевой аспект коррозии	Умеренная	Умеренная	Плохая	Все сорта имеют ограниченную коррозионную стойкость
Свариваемость	Хорошая	Хорошая	Умеренная	1212 может требовать особого ухода
Обрабатываемость	Хорошая	Умеренная	Отличная	1212 превосходит для обработки
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Умеренная	1212 менее формуемая
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Низкая	Высокая	Стоимость варьируется в зависимости от рыночного спроса
Типична доступность	Обычная	Очень обычная	Менее обычная	1018 широко доступна

При выборе SAE 1112 следует учитывать экономическую эффективность, доступность и конкретные требования к производительности. Его умеренные затраты и хорошая доступность делают его практичным выбором для многих приложений. Однако для сред, требующих более высокой коррозионной или износостойкости, альтернативные сорта могут быть более подходящими.

В заключение, сталь SAE 1112 является универсальной низкоуглеродной легированной сталью, которая превосходит в обрабатываемости и формуемости, что делает ее популярным выбором в различных отраслях. Понимание ее свойств и ограничений имеет решающее значение для выбора правильного материала для конкретных приложений.