Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная низколегированная 10Г2С1

Сталь конструкционная низколегированная марки 10Г2С1: описание, свойства и применение

Сталь 10Г2С1 – конструкционная низколегированная сталь, широко используемая в различных отраслях промышленности благодаря своим оптимальным сочетаниям прочности, свариваемости и хладостойкости. Эта марка стали занимает важное место в производстве металлоконструкций, трубопроводов и других ответственных элементов, работающих в условиях статических и динамических нагрузок, а также при низких температурах.

 

Общая характеристика

Сталь 10Г2С1 относится к классу низколегированных сталей, что означает наличие в ее составе, помимо железа и углерода, небольшого количества легирующих элементов. Эти элементы, такие как марганец (Mn), кремний (Si) и ванадий (V), вводятся для улучшения определенных свойств стали, например, прочности, твердости, свариваемости или коррозионной стойкости. В стали 10Г2С1 основными легирующими элементами являются марганец и кремний, которые обеспечивают ей повышенную прочность и улучшенную свариваемость по сравнению с углеродистыми сталями.

 

Обозначение

Расшифровка марки стали 10Г2С1:

• 10 – указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. около 0,10% углерода.
• Г2 – указывает на содержание марганца (Mn) около 2%. Буква "Г" обозначает марганец, а цифра "2" указывает на примерное содержание этого элемента в процентах.
• С1 – указывает на содержание кремния (Si) около 1%. Буква "С" обозначает кремний, а цифра "1" указывает на примерное содержание этого элемента в процентах.

 

Химический состав

Химический состав стали 10Г2С1 строго регламентируется соответствующими стандартами. Ниже приведена таблица с указанием процентного содержания основных элементов в соответствии с ГОСТ 19281-2014:

Элемент	Содержание, %
Углерод (C)	0.07 - 0.14
Марганец (Mn)	1.40 - 1.70
Кремний (Si)	0.50 - 0.80
Хром (Cr)	до 0.30
Никель (Ni)	до 0.30
Медь (Cu)	до 0.30
Ванадий (V)	0.05 - 0.12
Сера (S)	до 0.040
Фосфор (P)	до 0.035
Азот (N)	до 0.012
Мышьяк (As)	до 0.08
Железо (Fe)	Остальное

 

Механические свойства

Механические свойства стали 10Г2С1 определяют ее способность сопротивляться различным видам нагрузок и деформаций. Эти свойства зависят от способа обработки и толщины проката. Ниже приведены типичные значения механических свойств для стали 10Г2С1 в различных состояниях поставки:

Свойство	Значение (для толщины < 20 мм)	Значение (для толщины 20-40 мм)	Единица измерения
Предел текучести (σт)	не менее 345	не менее 325	МПа
Предел прочности (σв)	490 - 630	470 - 610	МПа
Относительное удлинение (δ5)	не менее 21	не менее 21	%
Ударная вязкость (KCV при -40°C)	не менее 294	не менее 294	кДж/м2

 

Физические свойства

Физические свойства стали 10Г2С1 также важны при выборе материала для конкретного применения. К основным физическим свойствам относятся:

Свойство	Значение	Единица измерения
Плотность	7850	кг/м3
Модуль упругости	2.06 x 10^5	МПа
Коэффициент теплопроводности	44 - 59	Вт/(м·°C)
Коэффициент линейного теплового расширения	11.7 x 10^-6	1/°C
Удельная теплоемкость	480	Дж/(кг·°C)
Электрическое сопротивление	0.23 - 0.26	Ом·мм²/м

 

Свариваемость

Одним из важнейших преимуществ стали 10Г2С1 является ее хорошая свариваемость. Она может быть успешно сварена различными способами, такими как ручная дуговая сварка (РДС), автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом (АФ и ПАФ), сварка в защитных газах (MIG/MAG), электрошлаковая сварка (ЭШС) и другие. При сварке рекомендуется применять электроды и сварочную проволоку, предназначенные для низколегированных сталей, чтобы обеспечить прочность и пластичность сварного соединения. В некоторых случаях может потребоваться предварительный подогрев свариваемых кромок, особенно при сварке толстостенных конструкций или при низких температурах окружающей среды.

 

Термическая обработка

Сталь 10Г2С1 может подвергаться различным видам термической обработки для улучшения ее механических свойств. Наиболее распространенными видами термической обработки являются:

• Нормализация: Нагрев до температуры 880-920°C с последующим охлаждением на воздухе. Нормализация улучшает структуру стали, повышает ее прочность и ударную вязкость.
• Отпуск: Нагрев после нормализации до температуры 550-650°C с последующим охлаждением на воздухе или в воде. Отпуск снижает внутренние напряжения, повышает пластичность и ударную вязкость стали.
• Закалка: Нагрев до температуры 860-900°C с последующим быстрым охлаждением в воде или масле. Закалка значительно повышает твердость и прочность стали, но снижает ее пластичность. После закалки обычно следует отпуск.

 

Области применения

Сталь 10Г2С1 широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим универсальным свойствам:

• Строительство: Изготовление сварных металлоконструкций, мостов, опор, ферм, балок, колонн и других элементов зданий и сооружений.
• Машиностроение: Производство деталей и узлов машин и механизмов, работающих при статических и динамических нагрузках, таких как валы, оси, шестерни, корпуса редукторов, рамы автомобилей и железнодорожных вагонов.
• Трубопроводный транспорт: Изготовление сварных труб для нефте- и газопроводов, а также других трубопроводов, работающих под давлением.
• Судостроение: Производство корпусов судов, надстроек и других элементов морских и речных судов.
• Энергетика: Изготовление элементов котлов, турбин и другого оборудования для электростанций.
• Производство сельскохозяйственной техники: Изготовление рам, кузовов и других элементов сельскохозяйственных машин.
• Производство емкостей и резервуаров: Изготовление емкостей и резервуаров для хранения различных жидкостей и газов.

 

Виды металлопроката

Сталь 10Г2С1 поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для широкого спектра применений:

• Листовой прокат: Листы и полосы различной толщины, используемые для изготовления сварных конструкций, корпусов, емкостей и других изделий.
• Сортовой прокат: Круг, квадрат, полоса, уголок, швеллер, двутавр, используемые для изготовления деталей и узлов машин и механизмов, а также для строительства металлоконструкций.
• Трубы: Сварные и бесшовные трубы различного диаметра и толщины стенок, используемые для трубопроводов, конструкций и других целей.
• Профили гнутые: Уголки, швеллеры, зетообразные профили, изготавливаемые методом гибки из листового проката, используемые для строительства легких металлоконструкций.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления сложных деталей с высокими требованиями к прочности и надежности.

 

Нормативная документация (ГОСТы)

Сталь 10Г2С1 и металлопрокат из нее изготавливаются в соответствии со следующими ГОСТами и другими нормативными документами:

• ГОСТ 19281-2014: Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. (Определяет общие технические условия для проката из низколегированной стали, включая марку 10Г2С1).
• ГОСТ 19903-2015: Прокат листовой горячекатаный. Сортамент. (Определяет сортамент листового горячекатаного проката).
• ГОСТ 19904-90: Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент. (Определяет сортамент листового холоднокатаного проката).
• ГОСТ 2590-2006: Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент. (Определяет сортамент стального горячекатаного круглого проката).
• ГОСТ 2591-2006: Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент. (Определяет сортамент стального горячекатаного квадратного проката).
• ГОСТ 8239-89: Двутавры стальные горячекатаные. Сортамент. (Определяет сортамент стальных горячекатаных двутавров).
• ГОСТ 8240-97: Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент. (Определяет сортамент стальных горячекатаных швеллеров).
• ГОСТ 8509-93: Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент. (Определяет сортамент стальных горячекатаных равнополочных уголков).
• ГОСТ 8510-86: Уголки стальные горячекатаные неравнополочные. Сортамент. (Определяет сортамент стальных горячекатаных неравнополочных уголков).
• ГОСТ 10704-91: Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент. (Определяет сортамент стальных электросварных прямошовных труб).
• ГОСТ 10705-80: Трубы стальные электросварные. Технические условия. (Определяет технические условия на стальные электросварные трубы).
• ГОСТ 8732-78: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент. (Определяет сортамент стальных бесшовных горячедеформированных труб).
• ГОСТ 8731-74: Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия. (Определяет технические условия на стальные бесшовные горячедеформированные трубы).

В зависимости от конкретной области применения могут использоваться и другие ГОСТы и технические условия, регламентирующие требования к металлопрокату из стали 10Г2С1.

 

Операции в цехах с использованием стали 10Г2С1

Сталь 10Г2С1 широко применяется в различных производственных цехах, где подвергается различным операциям обработки. Вот некоторые из них:

• Заготовительные цеха:
  • Резка: Разделение металлопроката на заготовки нужной длины и формы с использованием механических (пилы, ножницы) или термических (газовая, плазменная резка) способов.
  • Правка: Устранение деформаций и неровностей металлопроката с использованием прессов или вальцов.
  • Гибка: Придание заготовкам заданной формы с использованием гибочных прессов или вальцов.
• Сварочные цеха:
  • Сварка: Соединение металлических деталей и конструкций с использованием различных видов сварки (ручная дуговая, полуавтоматическая, автоматическая под флюсом, в защитных газах).
  • Зачистка сварных швов: Удаление грата, брызг металла и других дефектов сварки с использованием шлифовальных машин или абразивного инструмента.
  • Контроль качества сварных соединений: Проверка сварных швов на наличие дефектов с использованием визуального контроля, ультразвукового контроля, рентгеновского контроля или других методов неразрушающего контроля.
• Механические цеха:
  • Токарная обработка: Обработка деталей вращением на токарных станках для придания им цилиндрической или конической формы.
  • Фрезерная обработка: Обработка деталей с использованием фрез на фрезерных станках для придания им плоских или фасонных поверхностей.
  • Сверление: Создание отверстий в деталях с использованием сверлильных станков.
  • Шлифовка: Обработка поверхностей деталей абразивными кругами для придания им высокой точности и гладкости.
  • Термическая обработка: Изменение структуры и свойств стали путем нагрева и охлаждения по определенному режиму (нормализация, отпуск, закалка).
• Кузнечные цеха:
  • Ковка: Обработка металла давлением в нагретом состоянии для придания ему заданной формы.
  • Штамповка: Изготовление деталей с использованием штампов на прессах.
• Цеха металлоконструкций:
  • Сборка: Соединение отдельных элементов металлоконструкций в единое целое с использованием болтовых соединений, заклепок или сварки.
  • Монтаж: Установка и закрепление металлоконструкций на месте эксплуатации.
  • Антикоррозионная защита: Нанесение на металлоконструкции защитных покрытий для предотвращения коррозии (окраска, цинкование, полимерные покрытия).

 

В заключение, сталь 10Г2С1 – это универсальный конструкционный материал, обладающий хорошим сочетанием прочности, свариваемости и хладостойкости. Ее широкое применение в различных отраслях промышленности обусловлено ее доступностью, технологичностью и надежностью. Правильный выбор марки стали, соблюдение требований нормативной документации и технологических режимов обработки позволяют обеспечить долговечность и безопасность изготавливаемых изделий и конструкций.