Чем заменить сталь 10

Обновлено: 22.01.2025

Расшифровка марки стали 10: цифра 10 означает, что это конструкционная сталь и в среднем в марке содержится 0,10% углерода, а остальные примеси незначительны.

Особенности конструкционной стали марки 10: среди различных методов механико-термической обработки, направленных на получение оптимальной субструктуры, обеспечивающей повышение сопротивления ползучести и жаропрочности металлов и сплавов, наибольший эффект улучшения свойств железа и стали получен в результате так называемой многократной механико-термической обработки (ММТО). Последняя заключается в многократном деформировании металла растяжением на полную длину площадки текучести, чередующемся со старением при 100-200° С (для железа и его сплавов). ММТО снижает скорость ползучести стали 10 при 400° С на несколько порядков и значительно повышает кратковременную прочность (предел текучести в 2,5 раза, предел прочности на 65-70%) в сравнении с отожженным состоянием.

Наблюдаемые эффекты авторы объясняют созданием в результате ММТО стабильной дислокационной структуры благодаря последовательному блокированию атмосферами Коттрелла приграничных дислокационных скоплений высокой плотности, возникающих после каждого цикла обработки.

В связи с эффективным влиянием ММТО на сопротивление ползучести и механические свойства ОЦК металлов было исследовано изменение сопротивления микропластическим деформациям углеродистой стали после этой обработки.

ММТО проводили на цилиндрических образцах при растяжении и сжатии, а также при растяжении на листовых образцах толщиной 0,5 мм. Из последних затем вырезали образцы для релаксационных испытаний при чистом изгибе. Помимо режима ММТО с промежуточным старением при 200° С в качестве оптимального, была исследована эффективность ММТО с дополнительным дорекристаллизационным отжигом при различных температурах.

В сравнении с исходным состоянием после трехкратной деформации на площадке текучести с промежуточным старением при 200° С существенно повышаются предел упругости и предел текучести (до 60%) при незначительном увеличении предела прочности (на 6%).

Наибольшее повышение предела упругости наблюдается после дополнительного отжига образцов при 300° С (для стали 10) и 370° С (для стали 35). При этом предел упругости возрастает почти в 2 раза по сравнению со значениями после ММТО. Пределы текучести и прочности не изменяются. Повышение температуры дополнительного отжига после ММТО до 500° С приводит к понижению предела упругости в сравнении с оптимальными значениями.

Рекомендуемые значения вытяжки при прокатке алюминиевых сплавов
Марка сплава	Величина коэффициента вытяжки при прокатке
	катанки			мелкосортной ааготопки		среднесортной заготовки	прутков
	в обжимных клетях	в промежуточных клетях	в отделочных клетях	в обжимных клетях	в промежуточных клетях	среднесортной заготовки	прутков
Ал	1.40 — 1.80	1.28 — 1.55	1.18 — 1.35	1.38 — 1.75	1.15 — 1.30	1.18 — 1.35	1.15 — 1.30
Ад	1.38 — 1.75	1.22 — 1.45	1.18 — 1.35	1.30 — 1.60	1.15 — 1.30	1.18 — 1.35	1.12 — 1.25
АМц	1.35 — 1.70	1.22 — 1.45	1.18 — 1.35	1.28 — 1.35	1.15 — 1.30	1.18 — 1.35	1.12 — 1.25
АМг	1.30 — 1.60	1.20 — 1.40	1.15 — 1.30	1.25 — 1.50	1.12 — 1.25	1.15 — 1.30	1.10 — 1.20
Д18п	1.28 — 1.55	1.20 — 1.40	1.12 — 1.25	1.22 — 1.45	1.12 — 1.25	—	—
Д3п	1.25 — 1.50	1.20 — 1.40	1.10 — 1.20	1.20 — 1.40	1.12 — 1.25	—	—
Д1п	1.25—1.50	1.20—1.40	1.10 — 1.20	1.20 — 1.40	1.12 — 1.25	—	—
Д16	1.20 — 1.40	1.18 — 1.35	1.08 — 1.15	1.18 — 1.35	1.10 — 1.20	—	—
В65	1.28 — 1.55	1.20 — 1.40	1.12 — 1.25	1.22 — 1.45	1.12 — 1.25	—	—

Изменение механических свойств сталей 10 и 35 после ММТО и низкотемпературного отжига (образцы из листа толщиной 0,5 мм)
Режим обработки	Напряжения, кгс мм 2			δ, %
Режим обработки	σ изг _0.001	σ_0.2	σ_В	δ, %
Исходное состояние (отжиг при 860° C)	10.3 / 15.8	21.0 / 28.5	32.9 / 45.7	16 / 24.5
Трехкратное деформирование на полную площадку текучести без промежуточного старения	— / 11.0	— / 39.0	— / 45.7	— / 24.5
Трехкратное деформирование на площадку текучести с промежуточным старением при 200° C по 2 ч	16.7 / 16.4	32.9 / 40.3	36.8 / 48.5	19.6 / 12
То же + отжиг при 300° C — 7 ч	28.1 / —	33.8 / —	35.5 / —	14 / —
То же, что 3, + отжиг при 370° C — 7 ч	— / 33.3	— / 46.4	—	—
То же, что 3, + отжиг при 400° C — 7 ч	23.6 / —	32.3 / —	35.5 / —	15 / —
То же, что 3, + отжиг при 500° C — 7 ч	14.6 / — 16.4	30.8 / — 40	34.2 / — 46.5	14 / — 21

Примечание. В числителе приведены значения напряжений для стали 10, в знаменателе - для стали 35.

Исследование релаксационной стойкости методом свободного изгиба показало, что образцы, подвергнутые ММТО, обладают более низкой релаксационной стойкостью при 150° С, чем в исходном состоянии (после отжига). Дополнительный отжиг образцов после ММТО при 300-500° С позволяет резко повысить релаксационную стойкость сталей 10 и 35. Падение напряжений в образцах за 3000 ч после дополнительного отжига при 400° С для стали 10 и при 500° С для стали 35 уменьшается в 10-30 раз в сравнении с образцами после ММТО без дополнительного отжига. При этом максимальная релаксационная стойкость получена при несколько более высоких температурах дополнительного отжига после ММТО, чем максимальные значения предела упругости.

Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что низкая релаксационная стойкость образцов после ММТО связана с недостаточной стабильностью тонкой структуры металла. Дополнительный дорекристаллизационный отжиг после ММТО позволяет более полно стабилизировать структуру и, таким образом, резко повысить сопротивление металла микропластическим деформациям при кратковременном и длительном нагружениях.

Исследование амплитудно-зависимого внутреннего трения подтвердило это предположение.

После дополнительного отжига понижается фон внутреннего трения и величина критической амплитуды. Для стали 10 величина последней составляет:

после отжига при 860° С	4.3 * 10 -5
после отжига и трехкратного нагружения с промежуточным старением при 200° С	4.6 * 10 -5
после отжига, трехкратного нагружения с промежуточным старением при 200° С и отдыха при 350° С 7 ч	5.0 * 10 -5

Более низкий фон внутреннего трения и большая величина критической амплитуды деформации после дополнительного отжига образцов свидетельствуют о том, что получена более стабильная дислокационная структура, чем после ММТО (без дополнительного отжига).

Известно, что при деформационном упрочнении металлов проявляется эффект Баушингера, заключающийся в снижении сопротивления течению при перемене направления деформирования.

Для оценки зависимости свойств от направления деформации в процессе ММТО были исследованы свойства углеродистой стали при растяжении после упрочнения как растяжением, так и сжатием, т. е. испытания образцов проводили в направлении, соответствующем и противоположном деформированию при упрочнении.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о сильной зависимости свойств образцов сталей 35 и 10 после ММТО от соответствия направлений деформаций при упрочнении и испытании. После трехкратной деформации растяжением на площадке текучести с промежуточным старением при 200° С пределы упругости и текучести возрастают более чем в 1,5 раза в сравнении с исходным состоянием. После трехкратной деформации сжатием также с промежуточным старением при 200° С предел упругости и механические свойства образцов из стали 35 практически остаются без изменения, а предел упругости образцов из стали 10 понижается в сравнении с исходным состоянием.

Промежуточное старение при ММТО (при 200° С) мало изменяет указанную зависимость свойств от соответствия направлений деформаций при упрочнении и испытании. Эта зависимость одинаково четко проявляется на образцах после трехкратной деформации без промежуточного старения и с промежуточным старением.

Проведение дополнительного отжига после ММТО, стабилизируя тонкую структуру, а также снимая локальные перенапряжения в микрообъемах и их направленность, частично ликвидирует указанную зависимость свойств от соответствия направлений деформаций при упрочнении и испытании. В связи с этим после упрочнения при ММТО с дополнительным отжигом значительно повышаются предел упругости и релаксационная стойкость в сравнении с образцами без дополнительного отжига.

Таким образом, исследования показали, что посредством ММТО можно значительно повысить сопротивление стали микропластическим деформациям при кратковременном и длительном нагружениях. Однако в отличие от режима ММТО, являющегося оптимальным для повышения характеристик жаропрочности, усталости и статической прочности, режим ММТО для повышения сопротивления микропластическим деформациям должен быть откорректирован в направлении дальнейшего повышения степени стабильности структуры металла. В частности, для сталей 10 и 35 проведение после ММТО дополнительного отжига при 300-500° С позволяет более полно стабилизировать тонкую структуру и значительно повысить характеристики сопротивления микропластическим деформациям металла.

По-видимому, для получения высоких показателей сопротивления микропластическим деформациям недостаточно обеспечить только блокирование дислокационных скоплений, возникающих при ММТО с промежуточным старением при 100-200° С, а необходимо произвести перераспределение дислокаций в этих скоплениях в энергетически более выгодные положения посредством более полного отдыха.

Сталь У10, У10А инструментальная углеродистая

Инструментальная сталь У10 (У10А) относится к группе сталей пониженной прокаливаемостии. Стали данной группы должны закаливаться в воде, а инструмент из этой стали имеет, как правило, незакаленную сердцевину. Закалка в воде требует принятия мер против сильного коробления, т.е. при конструировании инструмента следует избегать острых углов и резких переходов сечений [2].

Сталь У10, У10А применяется при изготовлении инструмента, работающего в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки:

метчики ручные,
рашпили,
надфили,
пилы для обработки древесины,
матрицы для холодной штамповки,
гладкие калибры,
топоры,
для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей, двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в т.ч. для часов и т.д.

Сталь У10 не применяется для изготовления инструмента подвергающихся сильным ударам.

Примерное назначение инструментальной нелегированной стали У10, У10А (ГОСТ 1435-99)

Для игольной проволоки.
Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих
разогрева режущей кромки.
Для обработки дерева: ручных поперечных и столярных пил, машинных
столярных пил, спиральных сверл.
Для штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и
вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению.
Для калибров простой формы и пониженных классов точности.
Для накатных роликов, напильников, слесарных шаберов и др.
Для напильников, шаберов.
Для холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации, клапанов, щупов, берд, ламелей двоильных ножей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т. д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий)

Согласно ГОСТ Р 51015-79 сталь У10А применяется для изготовления клинков ножей хозяйственного и специального назначения используемых в быту, промышленности и на предприятиях общественного питания. Однако следует учитывать, что для ножей используемых в пищевой промышлености предпочтительно использовать коррозионноустойчивые стали.

Для высадки мягких металлов, выполняемых с небольшими давлениями, применяют сталь У10 для штампов диаметром до 30 мм сохраняющих при закалке мягкую сердцевину.

Химический состав, % (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	C	Si	Mn	S	P
Марка стали	C	Si	Mn	не более
У10	0,95-1,09	0,17-0,33	0,17-0,33	0,028	0,030
У10А	0,95-1,09	0,17-0,33	0,17-0,28	0,018	0,025

Фазовый состав

Температура критических точек, °С [3]

Ac₁	Ac_m	Ar₁	M_н
730	800	700	210

Условия проведения предварительной термической обработки сталей У10А, У10 [4]

Отжиг с непрерывным охлаждением и сфероидизацию рекомендуется производить в шахтных и камерных печах. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 2-3 ч.
Изотермический отжиг целесообразен для печей непрерывного действия (конвейерных и толкательных). В этом случае время нагрева до заданной температуры рассчитывают в зависимости от толщины нагреваемого слоя заготовок по допустимому удельному времени нагрева 1,0 мин/мм. Продолжительность выдержки после прогрева всей садки до температуры отжига 1-2 ч. Изотермическая выдержка при охлаждении 1-2 ч.
Сфероидизация (маятниковый отжиг) применяют для получения структуры зернистого перлита. Продолжительность выдержки на каждой ступени 0,5-1,0 ч.
Высокий отпуск следует применять: для снятия наклепа после холодной пластической деформации (так называемый рекристаллизационный отжиг); для снятия внутренних напряжений от обработки резанием, предшествующей закалке; перед повторной закалкой изделий, имеющих пониженную твердость после термообработки. Продолжительность выдержки при высоком отпуске 2-3 ч * .
Нормализацию применяют для измельчения зерна перегретой стали и для устранения цементитной сетки. Нагрев при нормализации можно производить в печах и соляных ваннах. Продолжительность выдержки при нагреве в печах 20-30 мин * , при нагреве в соляных ваннах — равняется расчетной выдержке для нагрева под закалку [5].
Улучшение применяют для получения повышенной чистоты поверхности при обработке резанием в тех случаях, когда сталь в отожженном состоянии имеет твердость ˂ НВ 183. Закалку и высокий отпуск при улучшении рекомендуется производить с нагревом в печах. Продолжительность выдержки при нагреве под закалку 20-30 мин * , при высоком отпуске 2-4 ч * .

* После прогрева всей садки до заданной температуры.

a) Отжиг с непрерывным охлаждением
б) Изотермический отжиг
в) Сфероидизация (маятниковый отжиг)
г) Высокий отпуск
д) Нормализация
е) Улучшение

Ориентировочная температура термической обработки и твердость стали У10 в отожженном состоянии [6]

Температура отжига °C	Тведость после отжига HB (не более)	Температура закалки °C
760-780 °C	197	770-800 °C

Закалка [2]

Температура закалки заэвтектойдной стали У10А лежит в интервале между Ac₃ и Ac₁. Структура стали в закаленном состоянии состоит из мартенсита и избыточных (вторичных) карбидов. Оптимальная температура закалки около 800 °C.

В закаленной стали тетрагональность мартенсита и внутренние напряжения создают значительную хрупкость, поэтому после закалки отпуск является обязательной операцией

Температура рекристаллизационного отжига стали [7]

Обработка давлением, после которой выполняется отжиг	Марка стали	Температура отжига в °С
Холодная протяжка (калибровка) прутков	У10	700

Ориентировочные режимы отжига инструментальных сталей У10, У10А для улучшения обрабатываемости при резании [7]

Температура нагрева в °С	Охлаждение	Диаметр отпечатка по Бринелю в мм
760-780	С печью по 50° в час до температуры 500 °С, а затем на воздухе	≥4,3

ПРИМЕЧАНИЕ. Для улучшения обрабатываемости инструментальных сталей применяется также высокий отпуск при температуре 650-680 °С.

Твердость углеродистых марок стали после отпуска [7]

Влияние обработки холодом на свойства стали У10 [7]

Температура закалки в °С	Температура обработки холодом в °С	Приращение твердости HRC	Изменение длины в %
780	0	1,5	—

Механические свойства проката сечением 0,1-4,0 мм (ГОСТ 2283-79)

Состояние поставки	σ_0,2, МПа, не более	δ₅, %, не менее
Лента холоднокатаная:
отожженная	750	10
нагартованная	750-1200	—
нагартованная, класс прочности Н1	750-900	—
нагартованная, класс прочности НЗ	1050-1200	—
Лента отожженная высшей категории качества	700	13

Истинные обобщеные механические характеристики отожженной стали при 20 °C [8]

ПРИМЕЧАНИЕ. При всех видах деформации разрушение вязкое.

Твердость термически обработанной (после отжига или высокого отпуска)
металлопродукции из стали У10, У10А, кроме проката для сердечников, и твердость образцов после закалки (ГОСТ 1435-99)

Марка стали	Твердость термически обработанной металлопродукции		Твердость образцов после закалки в воде
Марка стали	НВ, не более	Диаметр отпечатка, мм, не менее	Температура закалки, °С	HRC, (HRC), не менее
У10, У10А	212	4,15	770-800	63 (62)

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска [9]

t_отп, °С	Твердость HRC_э
160-200	63-65
200-300	57-63
300-400	49-57
400-500	40-49

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 760-780 °С в воде.

Механические свойства в зависимости от температуры испытания [9]

t_исп, °C	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ %
700	105	50	87
800	90	52	100
900	55	59	100
1000	29	70	100
1100	18	78	100
1200	16	86	100

ПРИМЕЧАНИЕ. Образец диаметром 5 мм и длиной 25 мм деформированный и отожженный; скорость деформирования 10 мм/мин; скорость деформации 0,007 1/с

Сталь 10 конструкционная углеродистая качественная

Цифра 10 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,10%.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 8239-89.
Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77.
Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
Лента ГОСТ 6009-74. ГОСТ 10234-77.
Полоса ГОСТ 1577-93, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 1060-83, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.

Характеристики и описание

Сталь 10 относится к конструкционным малоуглеродистым нелегированным качественным сталям и характеризуется высокими пластическими свойствами и применяется преимущественно для изготовления изделий холодной штамповкой, высадкой и волочением.
Для повышения прочности и улучшения обрабатываемости низкоуглеродистая сталь марок 10 подвергается нормализации с температуры 930-950° С.

Назначение

Детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности. После ХТО — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)

C	Si	Mn	Cr	S	Р	Cu	Ni	As
C	Si	Mn	не более
0,07-0,14	0,17-0,37	0,35-0,65	0,15	0,04	0,035	0,25	0,25	0,08

Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
				не более
10	0,07-0,14	0,17-0,37	0,35-0,65	0,030	0,035	0,15	0,30	0,30

Износостойкость цементованной стали 10

Характеристика термической обработки	Твердость по Виккерсу HV	Износ, мг
		образца	бронзового вкладыша
Цементация на глубину 1,5 мм, закалка при 780°С, отпуск при 170°С	782	4,0	3,0

Механические свойства

Механические свойства при повышенных температурах

t_исп., °С	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2
20	260	420	32	69	221
200	220	485	20	55	176
300	175	515	23	55	142
400	170	355	24	70	98
500	160	255	19	63	78

ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 900-920 °С, охл. на воздухе.

Предел выносливости

ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 _1/1000 = 108 МПа, σ 400 _1/100000 = 78 МПа, σ 450 _1/10000 = 69 МПа, σ 450 _1/100000 = 44 МПа

Ударная вязкость KCU

ПРИМЕЧАНИЕ. Пруток диаметром 35 мм.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1300, конца 700. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после химикотермической обработки. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 2,1 и K_{v б.ст.} = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 99-107 и σ_в = 450 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Особенности стали 10

Сталь 10 является высококачественным конструкционным металлом с высоким содержанием углерода. Обычно подобный материал используется для изготовления разного рода пластичных деталей и запчастей. Сталь 10 в настоящее время очень востребована в самых разных областях, в том числе и в промышленности. В этой статье узнаем все об особенностях этого сплава.

Состав

В первую очередь целесообразно разобраться в расшифровке названия стали. Так, цифровое значение 10, что имеется в наименовании рассматриваемого вида стали, говорит о содержании в ней такого химического элемента, как углерод. В составе сплава он содержится в количестве 0,10%. Прочие дополнительные примеси в сплаве являются незначительными.

Разберемся детально в том, какие именно составляющие входят в химический состав ст10.

Главным элементом, присутствующим в содержании стали с маркировкой 10, является упомянутый выше углерод. Даже если изменения его концентрации окажутся совсем незначительными, это сразу же заметно отразится на изменениях твердости материала, а также характеристиках его прочности и свариваемости. Нередко в стали 10 углерод содержится в объеме от 0,07 до 0,14%.
Рассматриваемый вид сплава отличается тем, что в нем содержится довольно большой объем кремния – 0,17-0,37%. Кроме кремния, в стали 10 предусматривается и магний. Концентрация последнего составляет 0,35-0,65%.
Металл, соответствующий марке под номером 10, представлен комбинацией и других химических элементов, кроме указанных выше. Речь идет не только о полезных и функциональных, но и о вредных составляющих. Концентрация подобных компонентов в сплаве с маркой 10 составляет меньше 0,4%.

В рассматриваемом виде стального сплава в максимально больших объемах содержится такой элемент, как железо. Как и в случае с другими существующими металлами, химический состав стали 10 контролируется в соответствии с установленными нормами, отраженными в ГОСТах (ГОСТ 1050-88).

Свойства

Высококачественная и востребованная сталь с маркой 10 относится к категории конструкционных и углеродистых типов металлов. Материал характеризуется широкой сферой использования, что еще раз подтверждает его актуальность и популярность в настоящее время.

Обозначим основные характеристики, свойства, вес и прочие параметры стали 10.

Материал отличается неплохими пластичными возможностями. Благодаря этому рассматриваемый вид сплава можно использовать в плавлении и производстве качественных штампованных деталей и запчастей. Чтобы выпускать подобную продукцию в крупных объемах, нередко применяется технология холодной штамповки.
Сплав отличается очень хорошей степенью свариваемости. Благодаря этому, работая со сталью 10, заготовки не приходится предварительно подогревать перед взаимодействием со сварочным аппаратом. Сама процедура сварки осуществляется с использованием множества разных техник и схем. Получаемый в итоге сварной шов характеризуется повышенной прочностью и надежностью, поэтому дополнительных термообработок для металла не требуется.
Структура металла отличается высокой коррозионной стойкостью. Необходимо учесть, что рассматриваемая сталь не относится к категории нержавеющих материалов, поскольку в ее содержании не включено большое количество хрома или прочих существующих легирующих компонентов. Умеренная стойкость к воздействию влаги заметно увеличивает область возможного применения стали марки 10, однако поверхность этого сплава может среагировать на воздействие определенных типов кислот и прочих химикатов.
Важно учитывать низкие показатели тепловой стойкости стали под маркировкой 10. По этой причине такой материал, который применяется в большом количестве областей, нельзя задействовать при производстве деталей и запасных частей, подверженных быстрому и сильному износу. Чересчур сильный перегрев может привести к сильным ухудшениям эксплуатационных и качественных характеристик. К примеру, нагревы, возникающие под действием сильного трения, зачастую становятся причиной уменьшения износостойкости стальной продукции, снижения твердости их поверхностей.
Сталь 10 отлична тем, что ее можно обрабатывать посредством резания. Подобное свойство отражено в установленном ГОСТ 1050-88. Большинство стальных заготовок можно без лишних проблем и трудностей подвергать обработке как на специализированных профессиональных станках, так и посредством современных ручных инструментов.
Нельзя не отметить тот факт, что сталь марки 10 отличается довольно высоким пределом выносливости. Эта отличительная черта определяет использование такого материала при производстве наиболее ответственных элементов, предназначенных для продолжительных работ под серьезными нагрузками.
Прокаливаемость стали 10 тоже значительно расширяет области ее возможного применения.
Показатели твердости рассматриваемого сплава – HB 10-1 = 143МПА.
Удельная масса стали, соответствующей маркировке под номером 10, составляет 7856 кг/м куб.
Материал не склонен к повышению показателей хрупкости при процедуре отпуска.
Плотность подобного популярного сплава составляет 7832 кг/м3 при условии испытаний при температуре в 100 градусов Цельсия, а при 900 градусах плотность материала изменяется и составляет 7594 кг/м куб.
Степень раскисления рассматриваемого вида стали является спокойной.
Материал может подвергаться процедуре ковки. Подобный технологический процесс может быть реализован в условиях температурных значений сначала в 1300 градусов, а в конце 700 градусов Цельсия. При этом охлаждение заготовок проводится на открытом воздухе.
Если подробнее рассматривать механические свойства стали 10, то стоит выделить температурные параметры цементации, а именно: 920-950 градусов Цельсия. Процесс закалки материала происходит при температурах от 790 до 820 градусов Цельсия, а отпуск – 180-200 градусов.
Материал марки 10 не демонстрирует флокеночувствительности.

Виды поставки

Сталь 10 может реализовываться в различных видах поставки. Обозначим наиболее популярные и распространенные варианты:

в форме сортового проката (сюда входит и фасонный продукт);
в виде круглых поставок;
в форме квадрата;
шестигранника;
швеллера;
уголка;
балки;
калиброванного прутка;
шлифованного прутка и серебрянки;
в листовой форме (лист может быть как тонким, так и толстым, к примеру, с параметрами 4х1500х6000 мм);
ленты;
полосы или проволоки;
трубы.

Абсолютно все формы поставок стальных продуктов, сделанных из сплава марки 10, отвечают конкретным установленным ГОСТам.

Аналоги

Рассматриваемый вид стали очень популярен, но существует множество вариантов, которыми его возможно заменить. Речь идет не только о российских, но и о зарубежных сплавах, которые многими характеристиками и свойствами походят на сталь марки 10.

Если говорить о наиболее приближенных по свойствам отечественным аналогам, то стоит выделить такие распространенные марки:

Существуют и очень хорошие зарубежные аналоги рассматриваемого сплава. Такие варианты производятся на территории разных стран. Обозначим наиболее популярные и качественные экземпляры:

американские типы сплавов с маркировками 1010, 1012, 1110, GrA, M1010;
высококачественные аналоги производит Германия – C10, C10E, Ck10, ST35;
востребованы и французские сплавы-аналоги – AF34, C10RR, XC10;
заменить сталь марки 10 могут аналогичные сплавы из Англии – CS10, CFS3, 10HS;
очень хорошим качеством характеризуются итальянские аналоги – 1C10, 2C10, C14;
обозначим список польских аналогов стали марки 10 – K10, R35, 10.

Применение

Сталь, соответствующая марке 10, очень часто задействуется как для горячекатаного, так и для калиброванного проката. Кроме того, материал зачастую используют с целью производства холодно- и горячедеформированных трубных конструкций. В улучшенном состоянии сплав может быть применен для создания качественных металлоизделий, эксплуатация которых осуществляется в условиях температурных значений от -40 до +425 градусов Цельсия.

Рассматриваемый популярный материал идеально подходит для производства качественных и надежных деталей следующих видов:

крепких винтов и болтовых крепежей;
многих других крепежных составляющих;
пробок и колпачков;
хомутов и обечаек;
ушек и втулок;
прокладок и шайб разных видов.

Высококачественная сталь под маркой 10 идеально подходит для производства надежных и долговечных трубных конструкций, а также крепежных составляющих котлов, трубопроводов электрических станций, гидросистем специальной техники и современного оборудования холодильного типа.

Кроме того, подобный практичный сплав подходит для изготовления:

Особенности стали У10 и У10А

Среди многообразия стальных сплавов – а их в современном сталелитейном производстве насчитывается порядка двухсот – сталь У-10 не утратила своего изначального предназначения. Она используется как основа для более специфичных сплавов.

Состав и расшифровка

На основании норматива ГОСТ 1435-1999 литера «У» в маркировке образца У-10 указывает на углеродистость стального сплава, число 10 – процентное содержание состава, в данном случае – 1%. Все металлы с подобным значением относят к среднеуглеродистым. Разновидность состава У-10 с литерой «А» указывает на повышенные требования к точному соответствию заявленному химическому составу:

Сплав	Углерод	Кремний	Марганец	Сера	Фосфор
Сплав	Углерод	Кремний	Марганец	не превышает
У10	0,95… 1,09	0,17… 0,33	0,17… 0,33	0,028	0,03
У10А	0,95… 1,09	0,17… 0,33	0,17… 0,28	0,018	0,025

Расшифровать химический состав полностью сможет лишь опытный специалист, конкретно знающий, каково процентное содержание примесей в образце стали конкретной марки. Сплав У-10 занимает среднее значение в группе углеродистых сталей, имеющих ценность как конструкционный и инструментальный материал.

Стальной сплав У-10 (А) прокаливается менее интенсивно, чем многие его аналоги. Закалка стали осуществляется в воде, а не только в масле. Инструменты и принадлежности, изготовленные из У-10, закалены лишь близко к поверхности, включая и поверхностный слой, при этом сердцевина сплава ослаблена.

Водная закалка осложнена возможной деформацией, а это нетерпимо при расчёте и проектировании инструментов, лишённых заострённых углов и резко выраженных перепадов поперечного сечения.

Физические

Зависимость теплопроводности от нагрева стали У-10: с нагревом до 100 градусов по Цельсию (экстремум на графике) эта величина возрастает, далее – убывает. При 20 градусах – теплопроводность устанавливается на отметке в 40 ватт тепловой мощности, передаваемой на метр длины для нагревания заготовки из стали У-10 на один градус. При 100 градусах она повышается до 44 единиц, а при дальнейшем росте температуры – убывает до 33 при 1000 градусах.

Важное дополнение: У-10 нетерпима к сильным ударам. Это указано в ГОСТ 1435-1999. Твёрдость сплава по шкале Роквелла – 58… 62 единицы. Плотность – 7,81 г/см3. Предел кратковременной прочности – 750 МПа, но на практике долговременную прочность получают, сократив численное значение в 3 и более раз. Так, практическая прочность на сжатие, слом, излом – не более 250 МПа (2500 атмосфер).

Механические

Качество А-разновидности существенно выше: из-за процентного содержания фосфора и серы, приближенного к следовому показателю, прочность на слом, растрескивание выше, чем у стандартного состава У-10. Инструментальная сталь У-10А образует существенно меньшее количество сколов, чем ближайший её аналог У-10: характеристики последнего в данном отношении заметно хуже.

Если бы ножи изготавливались исключительно из состава У-10, а не У-10А, то их качество потребители признали бы поддельным, т. к., например, при попытке расколоть таким топором, скажем, берёзовое полено, остриё бы либо выгнулось волной в обе стороны, либо начало бы скалываться. Другими словами, модификацию У-10А предпочтительно использовать в качестве расходника под всевозможный инструментарий, а сплав У-10 пустить на конструкционные заготовки.

В наши дни из стали марки У-10 производят следующие виды продукции:

фасонные детали и комплектующие;
круглые и квадратные металлические пруты;
шлифованный прокат и серебряночная продукция;
стальная лента до 1 мм толщиной;
стальная полоска до 10 мм в толщину;
кованые комплектующие.

Не годится сталь марки У-10 для производства (проф) труб, рельсов, тавра, уголка, П- и иного профиля, напоминающего в поперечном разрезе букву или любой другой значок.

Заменителями состава У-10 служат У-11, У-12 (А). Российская маркировка предполагает легко читаемое даже для малоопытных новичков сокращение. Немного сложнее разобраться в иностранных формулировках – некоторые страны используют собственную систему сокращений:

британский сплав 1645;
шведский 1880;
чехословацкий 19191;
итальянский ABN / C-100-KN;
испанский C-102;
французский C-105-E2U;
общеевропейский AFNOR-NF;
испанский F. 515;
польский N-10 (E);
румынский OSC-10;
венгерский S-101/102;
японский SK-3;
американский T-72301
китайский T10 (A).

Начинающему легко запутаться в этом многообразии аналогов, чьи свойства идентичны. Недобросовестные продавцы отказываются разъяснить, что это за марка стали, из которой сделана та или иная деталь.

Составы У10 (А) используются при выделке инструментов и приспособлений, испытывающих нагрузку при невозможности перегрева острия. В основном это метчики для нарезки внутренней резьбы, рашпили, пильное полотно по дереву, матричные штампователи холодного действия, топоры и похожий инструментарий. Холоднокатаная стальная лента применяется для изготовления плоских и скрученных пружин, клапанов, щупов, ламельных контактов, раздваивающих лезвий, комплектующих для часовой механики и т. п. Толщина ленты – от 20 мкм до 2,5 мм: разница – более чем в сотню раз. Итак, сплав У-10 применим для сердечников, игольной проволоки, поперечных ножовок, пильных дисков для привода, обычных сверлящих резаков со спиральной канавкой отвода стружки, холодноштамповочных матриц вытяжного, высаживающего, обрезающего и вырубающего действий.

Сталь У-10 также подходит для упрощённого калибра с невысокой точностью, накатывающих роликов, шаберов, напильников и т. д. Лента У-10 выпускается по правилам ГОСТ 2283/21996 и на основании соответствующих ТУ. Согласно ГОСТ Р 51015-1979 сплав У10А применяют для выделки рабочей части ножей общехозяйственного и особого назначений. Эти изделия допущены к использованию в домашнем быту и заведениях общепита. Пищевая сталь должна быть стойкой к образованию ржавчины.

Высаживание металлов под невысоким давлением требует лишь стали У-10 с не вполне закалённой сердцевиной. При этом штамповка должна быть не шире 3 см.

Обработка

Термообработка сталей У-10 должна отвечать ряду требований. Отжигание с постоянным теплосъёмом и сфероидизация (качающийся, циклично изменяемый отжиг, маятниковое изменение температурного режима) осуществляются исключительно в печах камерного и шахтного видов. Интервал передерживания после прогревания партии до температуры отжига – не менее 2,5 ч. Температура отжига – порядка 760 градусов. Изотермический отжиг проводится при непрерывном режиме функционирования печи. Здесь используется конвейерный принцип. Нагрев производится таким образом, что его интервал целесообразно рассчитать по норме в накал одного миллиметра толщины стальной заготовки в минуту.

Партия выдерживается 1,5 ч. В результате сталь после отжига обретает мелкую зернистость – такая считается более прочной, чем соответствующая ей крупнозернистая. Сфероидизация придаёт перлитной стали зернистую структуру. Температура выдерживается 45 минут при прохождении каждой температурной ступени (экстремума). Ковать сталь У-10 начинают при 1180 градусах по Цельсию, прекращают – при 800. Сечение заготовки до 100 мм2 остужают открыто (естественное остывание), 101–300 мм2 – в термопечи (остывание вместе с ней). Теперь можно приступить к закалке: проводят её при 800 градусах.

Разрезание считается оптимальным при скорости в 1 мм материала на цикл. Так, разрешается засверливать заготовки: и само сверло, и обрабатываемая им заготовка не повредятся, когда скорость вхождения резака в толщу детали не превышает 1 мм за совершённый сверлом или фрезой оборот. Сварка стали У-10 запрещена, кроме метода КТС: та утратит все свои заявленные свойства, если нарушить технологию сваривания. При отпуске, производящемся при температуре порядка 160–300 градусов, состав У-10 теряет свои прочностные свойства. Отпускание при таком варианте термической обработки придаёт заготовке из У-10 меньшую хрупкость, однако при этом значение твёрдости, соответственно, уменьшится.

Закалка осуществляется в масле при температуре 700 градусов. Чтобы «отпустить» закалённую сталь, её подвергают нагреву до 300 градусов с резким охлаждением в воде или без него. Неполная закалка производится при минимальной температуре – около 700 градусов – с последующим опусканием заготовки в масло. В отожжённом состоянии сталь пребывает, подвергнувшись предпрогреву перед сваркой.

Нормализацию стали производят, нагрев заготовку до 850 градусов, а затем дав ей медленно остыть: если нагрев докрасна деталь, вы сразу опустите её в воду, то произойдёт неполная закалка, а не нормализация.

Читайте также:

Марка стали	Исходная структура	Предварительная термическая обработка	Температура нагрева в печи в °С	Скорость нагрева в град/сек
				30 — 60	100 — 200	400 — 500
				Продолжительность нагрева в сек
				2 — 4	1,0 — 1,5	0,5 — 0,8
				Температура нагрева т.в.ч. выше Ac₁
У10А	Пластинчатый перлит или сорбит (+ цементит)	Нормализация или улучшение	760-780	780-820	800-860	820-900