| Химический состав в % стали 10Г2 | ||
| C | 0,07 — 0,15 |  |
| Si | 0,17 — 0,37 | |
| Mn | 1,2 — 1,6 | |
| Ni | до 0,3 | |
| S | до 0,035 | |
| P | до 0,035 | |
| Cr | до 0,3 | |
| Cu | до 0,3 | |
| Fe | ~97 | |
| Зарубежные аналоги марки стали 10Г2 | |
| США | 1513 |
| Англия | 201 |
| Свойства и полезная информация: |
| Удельный вес: 7790 кг/м3 Термообработка: Нормализация Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800-780. Заготовки сечением до 100 мм охлаждаются на воздухе Твердость материала: HB 10 -1 = 123 — 167 МПа Температура критических точек: Ac1 = 720 , Ac3(Acm) = 830 , Ar3(Arcm) = 710 , Ar1 = 620 Свариваемость материала: без ограничений. Способы сварки: РДС,АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС Флокеночувствительность: не чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости: не склонна. |
| Механические свойства стали 10Г2 | |||||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | КП | σ0,2 (МПа) |
σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | HBэ |
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Нормализация 920°С | 25 | 245 | 420 | 22 | 50 | |||
| ГОСТ 8479-70 | Поковки. Нормализация | До 100 100-300 300-500 |
215 | 215 | 430 430 430 |
24 20 18 |
53 48 40 |
54 49 44 |
123-167 |
| ГОСТ 8731-74 | Трубы бесшовные горячедеформированные, термообработанные | 265 | 470 | 21 | 197 | ||||
| ГОСТ 8733-74 | Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные, термообработанные | 245 | 420 | 22 | 197 | ||||
| Механические свойства стали 10Г2 при повышенных температурах | |||
| Температура испытаний, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ (%) |
| Нормализация 900 °С, воздух | |||
| 20 400 500 600 |
265 225 175 115 |
460 390 295 160 |
31 27 36 |
| Ударная вязкость стали 10Г2 KCU, (Дж/см2) | |||
| Т= +20 °С | Т= -40 °С | Т= -70 °С | Состояние стали и термообработка |
| 86-98 280 364 321 |
70-88 153 276 304 |
41-50 117 185 211 |
Лист толщиной 10 мм в состоянии поставки Отжиг 900 °С Нормализация 900 °С Закалка 900 °С. Отпуск 500 °С |
| σ4251/10000=137 МПа, σ4851/10000=69 МПа, σ5501/10000=26 МПа | |||
| Механические свойства стали 10Г2 в зависимости от температуры отпуска | ||||||
| Температура отпуска, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | KCU (кДж / м2) | HB |
| Закалка в воду | ||||||
| 200 300 400 500 600 |
780 680 590 580 570 |
930 850 760 680 660 |
13 14 18 21 23 |
40 50 59 65 65 |
59 20 98 127 186 |
350 330 240 200 170 |
| Предел выносливости стали 10Г2 | |
| σ-1, МПА |
Сталь после нормализации 880°С |
| 221 289 |
σв=530МПа σв=590МПа |
| Физические свойства стали 10Г2 | ||||
| T (Град) | E 10— 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) |
| 20 | 2.04 | 7790 | ||
| 100 | 11.3 | |||
| 200 | 38 | |||
| 300 | 37 | |||
| 400 | 14.7 | 36 | ||
Электрошлаковая сварка стали марки 10Г2 (и похожих): в целях уменьшения разупрочнения электрошлаковую сварку термоупрочненных сталей необходимо осуществлять с сопутствующим охлаждением. При этом благодаря высокой скорости охлаждения соединения уменьшается количество феррита, возрастает содержание перлита и бейнита в структуре, и, как следствие, разупрочнение практически предотвращается либо заметно уменьшается — до 5-10% (рисунок ниже).
Влияние режимов и приемов сварки на стойкость соединений против хрупкого разрушения. Структура и свойства металла в зоне термического влияния в значительной степени определяются термическим циклом сварки. Изменяя его, можно в известной степени регулировать структуру металла шва и околошовной зоны. С увеличением скорости нагрева повышаются температура начала интенсивного роста зерна и критические точки фазовых превращений, замедляется растворение сегрегатов и карбидов. С уменьшением длительности перегрева замедляется рост зерна и уменьшается химическая неоднородность, с увеличением скорости охлаждения измельчается вторичная структура металла в околошовной зоне.
Правильно найденные режимы и приемы электрошлаковой сварки ослабляют перегрев металла и позволяют в ряде случаев отказаться от последующей нормализации.
Для повышения стойкости против хрупкого разрушения соединений из термоупрочненных и других низколегированных сталей, не склонных к образованию закалочных структур и холодных трещин, можно использовать способ электрошлаковой сварки с сопутствующим охлаждением. Весьма эффективен этот способ при выполнении комбинированного шва, в котором дуговой автоматической сваркой выполняют подварочный шов. В процессе электрошлаковой сварки подварочный шов охлаждают ниже уровня шлаковой ванны.
Сопутствующее охлаждение уменьшает время пребывания металла зоны термического влияния при температурах выше критической точки Ас3 и во много раз увеличивает скорость его охлаждения, в результате чего улучшается первичная и вторичная структуры металла шва и участка перегрева и повышается их ударная вязкость.
Типичный режим электрошлаковой сварки с сопутствующим охлаждением приведен в табл. 9.15 (на одном рисунке первая часть таблицы, на другом вторая часть), режим № 2, а свойства сварных соединений — в табл. 9.16. С применением указанного способа сварки возможно изготовление без последующей нормализации конструкций из сталей 16ГС, 09Г2С, 10Г2ФР, 14Х2ГМР, работающих под давлением и при температурах до -40 -50° С.
Улучшает качество соединений способ электрошлаковой сварки с применением порошкообразного присадочного металла (ППМ) в виде крупки из электродной проволоки диаметром 0,8- 1,6 мм или железного порошка с размерами гранул 0,2-0,5 мм (режим № 3, табл. 9.15).
Благодаря введению ППМ повышается скорость сварки и снижается погонная энергия, увеличивается скорость нагрева и сокращается длительность перегрева металла в зоне термического влияния, повышается ударная вязкость различных участков соединений при температурах не ниже -40° С (табл. 9.15 и 9.16).
Можно использовать и способ сварки, при котором теплота выделяется в зонах с максимальным теплоотводом — вблизи формирующих устройств. Для этого увеличивают скорость поперечных перемещений электродной проволоки (до 75-240 м/ч) и времени выдержки ееу ползунов (до 6-15 с). При использовании двух электродов их располагают у ползунов неподвижно (режимы №5-8, табл. 9.15). При этом способе электрошлаковой сварки удается усилить теплоотвод в формирующие устройства и уменьшить глубину металлической ванны. Возможно даже появление характерного перегиба формы металлической ванны, когда максимальная ее глубина смещается к кромкам (рис. 9.12, з). Допустимая скорость сварки повышается в 1,5-2 раза. Целесообразно сочетать этот прием с уменьшением сварочного зазора до 16 мм. Наиболее надежно в этом случае производить сварку электродной проволокой диаметром 5мм, подаваемой системой роликов, не вводимых в зазор.
Для повышения свойств металла шва при сварке с преимущественным выделением теплоты у ползунов необходимо применять безокислительные флюсы высокой электропроводимости, позволяющие вести стабильный электрошлаковый процесс при узких сварочных зазорах (16-18 мм) и мелких шлаковых ваннах (10 — 20 мм). Последнее весьма важно с практической точки зрения: флюсы высокой электропроводимости обычно жидкотекучи, а малые объемы шлаковой ванны сравнительно просто удерживают в зазоре ползунами небольшого размера. Сокращение объемов шлаковой и металлической ванн, повышение концентрации нагрева улучшают условия кристаллизации и измельчают структуру металла шва. Вследствие применения фторидных флюсов увеличивается его чистота по вредным примесям и газам.
Целям повышения качества соединений служат и другие технологические приемы — сварка с удлиненным вылетом электрода и дозированной подачей мощности, с использованием ультразвука, электромагнитных воздействий и т. д. Степень улучшения свойств соединений при применении всех рассмотренных приемов сварки в значительной мере зависит от склонности стали к перегреву и толщины свариваемого металла.
Наибольший эффект достигается при сварке металла сравнительно небольшой толщины (до 60 мм).
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | — относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | — предел упругости, МПа | Jк | — предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | — предел текучести условный, МПа | σизг | — предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | — относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | — предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | — предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | — предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | — относительный сдвиг, % | n | — количество циклов нагружения | |
| sв | — предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | — удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | — относительное сужение, % | E | — модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | — ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | — температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | — предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | — коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | — твердость по Бринеллю | C | — удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | — твердость по Виккерсу | pn и r | — плотность кг/м3 | |
| HRCэ | — твердость по Роквеллу, шкала С | а | — коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С | |
| HRB | — твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | — предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | — твердость по Шору | G | — модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
|
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ |
