Thép 10B22: Tính chất và ứng dụng chính

Table Of Content

Table Of Content

Thép 10B22 là thép hợp kim cacbon trung bình thuộc loại thép hợp kim thấp. Nó chủ yếu được đặc trưng bởi thành phần của nó, bao gồm một lượng cacbon đáng kể (khoảng 0,20% đến 0,25%) và một tỷ lệ nhỏ bo (khoảng 0,001% đến 0,003%). Sự hiện diện của bo làm tăng khả năng tôi luyện, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng kỹ thuật khác nhau.

Tổng quan toàn diện

Các nguyên tố hợp kim chính trong thép 10B22 bao gồm carbon, mangan và boron. Carbon rất quan trọng để tăng độ cứng và độ bền, trong khi mangan cải thiện độ dẻo dai và khả năng làm cứng. Boron, mặc dù có ở dạng vết, nhưng làm tăng đáng kể khả năng làm cứng của thép, cho phép thép đạt được mức độ bền cao hơn thông qua các quy trình xử lý nhiệt.

Đặc điểm chính:
- Độ bền và độ cứng: 10B22 có độ bền kéo và độ cứng tốt, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền.
- Khả năng hàn: Loại thép này có khả năng hàn ở mức trung bình, có thể cải thiện bằng cách gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau khi hàn đúng cách.
- Khả năng gia công: Có khả năng gia công khá tốt, tuy nhiên phải cẩn thận để tránh hiện tượng cứng hóa trong quá trình gia công.

Thuận lợi:
- Tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao.
- Tăng cường khả năng làm cứng nhờ hàm lượng bo.
- Khả năng chống mài mòn tốt.

Hạn chế:
- Khả năng chống ăn mòn hạn chế hơn so với thép không gỉ.
- Cần xử lý cẩn thận khi hàn để tránh nứt.

Trong lịch sử, 10B22 đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực ô tô và máy móc, nơi các đặc tính cơ học của nó có thể được tận dụng tối đa.

Tên thay thế, Tiêu chuẩn và Tương đương

Tổ chức tiêu chuẩn Chỉ định/Cấp bậc Quốc gia/Khu vực xuất xứ Ghi chú/Nhận xét
Liên Hiệp Quốc G10200 Hoa Kỳ Tương đương gần nhất với AISI 1020
AISI/SAE 1020 Hoa Kỳ Sự khác biệt nhỏ về thành phần
Tiêu chuẩn ASTM A29/A29M Hoa Kỳ Tiêu chuẩn chung cho thép cacbon
VI 1.0402 Châu Âu Tương đương với 10B22 với một số thay đổi nhỏ
Tiêu chuẩn Nhật Bản S20C Nhật Bản Tính chất tương tự nhưng ứng dụng khác nhau

Sự khác biệt giữa các loại thép này có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn dựa trên các yêu cầu ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như khả năng hàn và khả năng làm cứng.

Thuộc tính chính

Thành phần hóa học

Nguyên tố (Ký hiệu và Tên) Phạm vi phần trăm (%)
C (Cacbon) 0,20 - 0,25
Mn (Mangan) 0,60 - 0,90
B (Bo) 0,001 - 0,003
Si (Silic) 0,15 - 0,40
P (Phốt pho) ≤ 0,04
S (Lưu huỳnh) ≤ 0,05

Vai trò chính của carbon trong thép 10B22 là tăng cường độ cứng và độ bền kéo. Mangan góp phần cải thiện độ dẻo dai và khả năng làm cứng, trong khi boron làm tăng đáng kể khả năng làm cứng, cho phép hiệu suất tốt hơn trong điều kiện xử lý nhiệt.

Tính chất cơ học

Tài sản Tình trạng/Tính khí Nhiệt độ thử nghiệm Giá trị/Phạm vi điển hình (Đơn vị đo lường) Giá trị/Phạm vi điển hình (Anh) Tiêu chuẩn tham chiếu cho phương pháp thử nghiệm
Độ bền kéo Nhiệt độ phòng 490 - 620MPa 71 - 90 ksi Tiêu chuẩn ASTM E8
Cường độ chịu kéo (độ lệch 0,2%) Nhiệt độ phòng 310 - 450MPa 45 - 65 ksi Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ giãn dài Nhiệt độ phòng 20-25% 20-25% Tiêu chuẩn ASTM E8
Độ cứng (Brinell) Nhiệt độ phòng 150 - 200 HB 150 - 200 HB Tiêu chuẩn ASTM E10
Sức mạnh tác động (Charpy) Nhiệt độ phòng -20°C 30 - 50J 22 - 37 ft-lbf Tiêu chuẩn ASTM E23

Sự kết hợp của các tính chất cơ học này làm cho thép 10B22 phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai tốt, đặc biệt là trong điều kiện tải trọng động.

Tính chất vật lý

Tài sản Điều kiện/Nhiệt độ Giá trị (Đơn vị đo lường) Giá trị (Anh)
Tỉ trọng Nhiệt độ phòng 7,85g/cm³ 0,284 lb/in³
Điểm nóng chảy - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
Độ dẫn nhiệt Nhiệt độ phòng 50 W/m·K 34,5 BTU·in/h·ft²·°F
Nhiệt dung riêng Nhiệt độ phòng 460 J/kg·K 0,11 BTU/lb·°F
Điện trở suất Nhiệt độ phòng 0,0000017 Ω·m 0,0000017 Ω·trong

Mật độ và điểm nóng chảy của thép 10B22 cho thấy độ bền của nó, trong khi độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng rất quan trọng đối với các ứng dụng liên quan đến quy trình xử lý nhiệt.

Chống ăn mòn

Chất ăn mòn Sự tập trung (%) Nhiệt độ (°C/°F) Xếp hạng sức đề kháng Ghi chú
Khí quyển - - Hội chợ Dễ bị rỉ sét
Clorua 3-5 25-60 °C (77-140 °F) Nghèo Nguy cơ rỗ
Axit 10-20 20-50 °C (68-122 °F) Nghèo Không khuyến khích

Thép 10B22 có khả năng chống ăn mòn trong khí quyển khá tốt nhưng dễ bị rỗ trong môi trường clorua và hiệu suất kém trong điều kiện axit. So với thép không gỉ như 304 hoặc 316, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, 10B22 ít phù hợp hơn với các môi trường mà ăn mòn là mối quan tâm đáng kể.

Khả năng chịu nhiệt

Tài sản/Giới hạn Nhiệt độ (°C) Nhiệt độ (°F) Nhận xét
Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa 400 °C 752 °F Thích hợp cho nhiệt độ vừa phải
Nhiệt độ dịch vụ gián đoạn tối đa 500 °C 932 °F Chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn
Nhiệt độ đóng băng 600 °C 1112 °F Nguy cơ oxy hóa vượt quá nhiệt độ này

Ở nhiệt độ cao, thép 10B22 vẫn giữ được độ bền nhưng có thể bị oxy hóa. Cần cân nhắc cẩn thận đối với các ứng dụng liên quan đến việc tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao.

Tính chất chế tạo

Khả năng hàn

Quy trình hàn Kim loại phụ gia được đề xuất (Phân loại AWS) Khí/Nhiệt che chắn điển hình Ghi chú
MIG ER70S-6 Argon + CO2 Nên làm nóng trước
TIG ER70S-2 Khí Argon Khuyến nghị xử lý nhiệt sau khi hàn

Thép 10B22 có thể được hàn bằng các quy trình thông thường như MIG và TIG. Việc nung nóng trước thường được khuyến nghị để giảm thiểu nguy cơ nứt và xử lý nhiệt sau khi hàn có thể tăng cường các đặc tính cơ học của mối hàn.

Khả năng gia công

Thông số gia công [Thép 10B22] [AISI 1212] Ghi chú/Mẹo
Chỉ số khả năng gia công tương đối 60% 100% Khả năng gia công vừa phải
Tốc độ cắt điển hình (Tiện) 30 m/phút 60 m/phút Điều chỉnh dựa trên công cụ

Khả năng gia công ở mức trung bình và việc sử dụng các công cụ cắt và tốc độ phù hợp là điều cần thiết để tránh hiện tượng cứng khi gia công.

Khả năng định hình

Thép 10B22 có khả năng định hình tốt trong cả điều kiện lạnh và nóng. Thép này có thể uốn cong và định hình bằng dụng cụ thích hợp, mặc dù phải cẩn thận để tránh làm cứng quá mức.

Xử lý nhiệt

Quy trình điều trị Phạm vi nhiệt độ (°C/°F) Thời gian ngâm điển hình Phương pháp làm mát Mục đích chính / Kết quả mong đợi
600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F 1 - 2 giờ Không khí Làm mềm, cải thiện độ dẻo
Làm nguội 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F 30 phút Dầu hoặc Nước Làm cứng
Làm nguội 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F 1 giờ Không khí Giảm độ giòn, tăng độ dai

Các quy trình xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc vi mô của thép 10B22, tăng cường các tính chất cơ học của thép và phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

Ứng dụng điển hình và mục đích sử dụng cuối cùng

Ngành/Lĩnh vực Ví dụ ứng dụng cụ thể Các tính chất chính của thép được sử dụng trong ứng dụng này Lý do lựa chọn (Tóm tắt)
Ô tô Bánh răng và trục Độ bền cao, chống mài mòn Độ bền dưới tải
Máy móc Thành phần cấu trúc Độ bền, khả năng gia công Dễ chế tạo
Sự thi công Chốt Sức mạnh, độ cứng Độ tin cậy trong lắp ráp
  • Các ứng dụng khác bao gồm:
  • Thiết bị nông nghiệp
  • Công cụ và khuôn mẫu
  • Linh kiện kỹ thuật chung

10B22 thường được lựa chọn vì độ bền và độ dẻo dai cân bằng, lý tưởng cho các bộ phận chịu tải trọng động.

Những cân nhắc quan trọng, Tiêu chí lựa chọn và những hiểu biết sâu sắc hơn

Tính năng/Thuộc tính [Thép 10B22] [AISI 1045] [AISI 4140] Ghi chú ngắn gọn về Ưu/Nhược điểm hoặc Đánh đổi
Tính chất cơ học chính Sức mạnh vừa phải Sức mạnh cao hơn Độ bền cao hơn 10B22 tiết kiệm chi phí hơn
Góc nhìn ăn mòn chính Hội chợ Hội chợ Tốt 10B22 có khả năng chống ăn mòn kém hơn
Khả năng hàn Vừa phải Tốt Hội chợ 10B22 cần phải được làm nóng trước
Khả năng gia công Vừa phải Tốt Hội chợ 10B22 dễ gia công hơn
Khả năng định hình Tốt Hội chợ Hội chợ 10B22 có thể dễ dàng hình thành
Chi phí tương đối xấp xỉ Vừa phải Vừa phải Cao hơn 10B22 có hiệu quả về mặt chi phí
Khả năng cung cấp điển hình Chung Chung Ít phổ biến hơn 10B22 có sẵn rộng rãi

Khi lựa chọn thép 10B22, cần cân nhắc đến hiệu quả về chi phí, tính khả dụng và tính phù hợp cho các ứng dụng cụ thể. Mặc dù có thể không đạt được khả năng chống ăn mòn của thép hợp kim cao hơn, nhưng các đặc tính cơ học của nó khiến nó trở thành lựa chọn đáng tin cậy cho nhiều ứng dụng kỹ thuật.

Tóm lại, thép 10B22 là loại thép hợp kim cacbon trung bình đa năng, cân bằng giữa độ bền, độ dẻo dai và khả năng gia công, phù hợp với nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp.

Quay lại blog

Để lại bình luận