Сталь 10ХСНД – расшифровка и химический состав, свариваемость, особенности обработки, плюсы и минусы

Сталь 10ХСНД – низколегированная конструкционная сталь широкого применения. Защищена от коррозии хромом и никелем, устойчива к кислотным средам благодаря кремнию. Применяется в производстве тяжелой техники, при строительстве зданий и мостов. Обладает высокими технологическими свойствами, отличается температурным диапазоном применения, хорошей обрабатываемостью и невысокой стоимостью производства.

Расшифровка

Марка стали 10ХСНД указывает на ее химический состав. В ней отражены 5 главных элементов, оказывающих наибольшее влияние на свойства стали. Другие химические элементы также могут присутствовать в составе сплава, но в строго ограниченных количествах, при превышении которых они отображаются в маркировке.

• 10 – указывает на содержание углерода в сотых долях (0,10%). В зависимости от процентного содержания углерода в составе стали, ее механические свойства могут существенно варьироваться. Высокоуглеродистые стали отличаются повышенной прочностью и твердостью, в противовес этому снижается пластичность и сопротивляемость ударным нагрузкам. Стали с невысоким содержанием углерода считаются «мягкими», они пластичны, обладают отличной вязкостью, но не отличаются твердостью.
• Х – хром (до 0.9%). Хромистые стали устойчивы к коррозии, высокий процент хрома в составе делает сплав нержавеющим. Хром – один из самых доступных и распространенных легирующих элементов. Он также влияет на механические свойства стали, придает ей твердость и прочность, снижая пластичность в незначительной степени.
• С – кремний (до 1.1%). Кремний придает металлу устойчивость к кислотным средам, окалиностойкость и повышает показатель упругости.
• Н – никель (до 0.8%). Легирующая добавка, по влиянию на качества металла близок к хрому. Придает стали антикоррозионные свойства, повышает прочность и пластичность.
• Д – медь (до 0,6%). Повышает устойчивость к коррозии.

Кроме указанных в марке элементов, в составе стали можно встретить: серу, фосфор, алюминий, марганец, вольфрам, ванадий, кобальт, молибден, титан, азот, мышьяк и другие незначительные примеси.

Химический состав

Химический состав, % (ГОСТ 19281-89)

C, не более	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S	N	As
						не более
0,12	0,8-1,1	0,5-0,8	0,6-0,9	0,5-0,8	0,4-0,6	0,035	0,040	0,008	0,08

Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)

C, не более	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	V	других элементов
			не более
не более 0,12	0,8-1,1	0,5-0,8	0,03	0,035	0,6-0,9	0,5-0,8	0,4-0,6	не более 0,12	—

Характеристики и особенности

Сталь отличается высокими эксплуатационными характеристиками: подходит для любых видов сварки, имеет преимущество перед обыкновенными углеродистыми сталями, т.к. содержит легирующие добавки, защищающие ее от неблагоприятного влияния внешней среды. Сталь 10ХСНД не теряет прочность после отпуска, сохраняет свойства при перепадах температуры. Пластичность материала делает его удобным для обработки любыми способами.

Плюсы и минусы

Из плюсов стали 10ХСНД можно выделить:

• Устойчивость к коррозии и окислению, что позволяет применять сталь в условиях повышенной влажности и кислых средах.
• Возможность эксплуатации в широком диапазоне температур от -70 до +450 градусов.
• Свариваемость всеми способами.
• Невысокая стоимость, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих компонентов.

Недостатком стали является содержание в составе вредных примесей – фосфора и мышьяка.

Способы обработки

Сталь 10ХСНД хорошо сваривается, но наличие легирующих добавок в составе оказывает на свариваемость определенное влияние. Так в зоне сварки может возникать закалочное напряжение, повышающее риски образования холодных трещин в некоторых случаях. Уязвимость швов к горячим трещинам также может возрасти в зависимости от ряда других факторов. Если сварке подвергается термически обработанный металл, происходит потеря прочности на свариваемом участке. Добиться сохранения показателя ударной вязкости металла шва и участка вокруг шва достаточно трудно. При перегреве наблюдается укрупнение аустенитного зерна, образуется видманштеттовая структура, повышается хрупкость ферритной основы, развивается химическая неоднородность, шов становится склонен к хрупкости. Избежать негативных последствий или уменьшить их влияние можно с помощью последующей термообработки или технологических приемов сварки.

Также сталь 10ХСНД подходит для обработки основными способами: ковка, резание, механическая инструментальная обработка и т.д. Особого инструмента для резания стали не требуется, механические свойства позволяют обрабатывать металл без дополнительных условий. Ковка производится при температурах в диапазоне от 1200С до 850С. Металл после ковки не чувствителен к флокенам и не склонен к отпускной хрупкости.

Область применения

Сталь 10ХСНД относится к конструкционным, предназначенным для изготовления металлоконструкций и механизмов. Основные отрасли ее применения следующие:

1. Строительство. Сварные и несварные конструкции, крупногабаритные конструкции, несущие элементы зданий, мостостроение (арки и пролеты мостов).
2. Машиностроение. В основном применяется для производства механизмов тяжелой строительной и дорожной техники, а также лесозаготовительных машин.
3. Производство горнодобывающей техники. Из стали 10ХСНД изготавливаются ковши и детали ковшей.
4. Производство отходоперерабатывающей техники. Шредерные ножи, футеровки, гидравлика.

Вид поставки

Виды поставки материала 10ХСНД

В22 - Сортовой и фасонный прокат	ГОСТ  8239-89;   ГОСТ  26020-83;   ГОСТ  9234-74;   ГОСТ  8509-93;   ГОСТ  8510-86;   ГОСТ  8240-97;   ГОСТ  8278-83;   ГОСТ  8281-80;   ГОСТ  8282-83;   ГОСТ  2591-2006;   ГОСТ  2590-2006;   ГОСТ  11474-76;   ГОСТ  25577-83;   ГОСТ  14635-93;   ГОСТ  19425-74;   ГОСТ  19771-93;   ГОСТ  19772-93;   ГОСТ  13229-78;   ГОСТ  21026-75;   ГОСТ  8283-93;
В23 - Листы и полосы	ГОСТ  103-2006;   ГОСТ  82-70;   ГОСТ  6713-91;   ГОСТ  19903-74;   ГОСТ  17066-94;
В33 - Листы и полосы	ГОСТ  19282-73;   ГОСТ  10885-85;
В62 - Трубы стальные и соединительные части к ним	ГОСТ  20295-85;   ГОСТ  24950-81;

Механические свойства

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	предел текучести условный σ0,2, МПа	предел прочности при растяжении σв, МПа	относительное удлинение после разрыва δ5(δ4), %
			не менее
ГОСТ 19281-89	Сортовой и фасонный прокат	До 15 вкл.	390	530	19
ГОСТ 19282-89	Лист и полоса	Св.15 до 32 вкл.	390	530	19
		Св.32 до 40 вкл.	390	530	19
ГОСТ 17066-94	Лист горячекатаный	От 2 до 3,9 вкл.	—	530	(15)

 

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С	предел текучести условный σ0,2, МПа	временное сопротивление разрыву σв, МПа	относительное удлинение после разрыва δ5, %	относительное сужение ψ, %
20	410	540	36	71
100	360	500	33	71
200	330	470	28	70
300	305	480	28	—
400	295	490	—	—
500	265	370	30	77
600	195	215	35	87
700	140	160	47	94
800	59	78	71	87
900	59	78	70	95

 

Механические свойства при испытании на растяжение сортового и фасонного проката из стали 10ХСНД (ГОСТ 19281-2014)

Класс прочности	Размеры проката по сечению, мм	Марка стали	Механические свойства, не менее
			предел текучести σ0,2, МПа	временное сопротивление σв, МПа	относительное удлинение δ5, %
345	До 20,0 включ. Св. 20.0 до 140.0	10ХСНД	345	480	21
375	До 20,0 включ. Св. 20.0 до 50.0		375	510	21
390	До 20,0 включ. Св. 20.0 до 50.0		390	530	18

 

Механические свойства при испытании на растяжение толстолистового, широкополосного универсального проката и гнутых профилей из стали 10ХСНД (ГОСТ 19281-2014)

Класс прочности	Толщина продукции, мм	Марка стали	Механические свойства, не менее
			предел текучести σ0,2, МПа	временное сопротивление σв, МПа	относительное удлинение δ5, %
375	До 50,0 включ.	10ХСНД	375	510	21
390	До 50,0 включ.		390	510	19

 

Ударная вязкость сортового и фасонного проката

Класс прочности	Размеры проката по сечению, мм	Марка стали	Ударная вязкость, Дж/см2, не менее, при температуре испытания, °C
			-20	-30	-40	-50	-60	-70	0	-20	-40	После механического старения +20(-10/+15)
			KCU						KCV			KCU
390	От 5,0 до 10,0 включ.	10ХСНД	49	49	49	34	34	34	+	+	+	29

 

Ударная вязкость KC при отрицательных температурах

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	КСU, Дж/см2 при температуре, °С
			-40	-70
			КСU
ГОСТ 19281-89	Сортовой и фасонный прокат	От 5 до 10	49	34
		От 10 до 15 вкл.	39	29
			КСV
ГОСТ 19281-89	Лист и полоса	От 5 до 10	49	34
		От 10 до 15 вкл.	39	29
		Св. 15 до 32 вкл.	49	29
		Св. 32 до 40 вкл.	49	29

 

Предел выносливости в горячекатаном состоянии

Толщина, мм	σ-1, МПа	τ-1, МПа
4-32	284	167
33-40	274	167

Технологические свойства

Температура ковки, °С	начала 1200, конца 850.
Свариваемость	Сваривается без ограничений. Способ сварки — РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.
Обрабатываемость резанием	Kvтв.спл. = 1,12 и Kvб.ст = 1,4 в нормализованном и отпущенном состоянии σв=560 МПа
Склонность к отпускной хрупкости	малосклонна.
Флокеночувствительность	нечувствительна.

 

Марки импортных материалов применяемых в сварных соединениях со сталью 10ХСНД (СТО 00220368-011-2007)

Структурный класс	Марки стали	Марки импортных материалов по зарубежным стандартам
Перлитный	10ХСНД	ASTM SA-455 Gr70, ASTM SA-515 Gr70, ASTM SA-516 Gr70, ASTM SA-537 Gr70, ASTM SA-662 GrA(C), ASTM SA-662 GrB, ASTM SA-737 GrB, ASTM SA-738 GrA, ASTM SA-333 Gr3(6), ASTM SA-350 GrLF2, API 5L X56-65

Примение стали 10ХСНД при изготовлении сварных соединений трубопроводной арматуры (СТ ЦКБА 025-2006)

Марка материала	Температура рабочей среды (стенки), °С
10ХСНД ГОСТ 19281	От -70 до 475

Сварочные материалы применяемые при электродуговой сварке стали 10ХСНД (СТ ЦКБА 025-2006)

Марка основного материала	Тип электрода по ГОСТ, ТУ, (рекомендуемые марки электродов)	Температура применения, °С	Дополнительные указания
10ХСНД ГОСТ 19281	Э50А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/55)	Не ниже -60	—
		Ниже -60 до -70	После сварки термообработка — нормализация плюс отпуск
	Э50А ГОСТ 9467 (ВП-4, ВП-6)	Ниже -60 до -70	—

 

Сварочные материалы применяемые для стали 10ХСНД при сварке в защитных газах (СТ ЦКБА 025-2006)

 

Марка свариваемой стали	Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, екомендуемая защитный газ или смесь газов	Температура применения, °С	Дополнительные указания
10ХСНД	Св-08Г2С Аргон ГОСТ 10157, углекислый газ ГОСТ 8050 или смесь аргона и углекислого газа ((75-85)% Аr + (15-25)% СО2)	Не ниже -40	—
		Ниже -40 до -70	При условии нормализации плюс отпуск
	Cв-08Г2СНТЮР ТУ 14-1-3648 СО2, Аr, СО2 +Аr,	Не ниже -70	—

 

Сварочные материалы для сварки стали 10ХСНД под флюсом (СТ ЦКБА 025-2006)

Марка свариваемой стали	Марка проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, Рекомендуемая марка флюса по ГОСТ 9087	Температура применения, °С	Дополнительные указания
10ХСНД	Св-10НЮ ТУ 14-1-2219 Св-10НМА, Св-08ГА, Св-08Г2С АН-348А, ОСЦ-45, АНЦ-1	Не ниже -60	—
		Ниже -60 до -70	После сварки термообработка — нормализация плюс отпуск

 

Сварочные материалы для сварки стали 10ХСНД с разнородными сталями (СТ ЦКБА 025-2006)

 

Марки свариваемых сталей		Сварочные материалы		Дополнительные указания
		Электроды, тип по ГОСТ 10052 (рекомендуемые марки)	Сварочная проволока, ГОСТ 2246 или ТУ
Группа А	Группа Б
10Х18Н9Л 12Х18Н9ТЛ ГОСТ 977 08Х18Н10Т 12Х18Н9Т 12Х18Н10Т 12Х18Н9 ГОСТ 5632 08Х18Н10Т-ВД ТУ 14-1-3581 10Х18Н9 10Х18Н9-ВД 10Х18Н9-Ш ТУ 108.11.937 15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ 654) ГОСТ 5632 10Х17Н13М3Т (ЭИ 432) 10Х17Н13М2Т (ЭИ 448) ГОСТ 5632	10ХСНД	Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) Э-10Х25Н13Г2 (ОЗЛ-6, ЗИО-8), Э-11Х15Н25М6АГ2 (НИАТ-5, ЦТ-10)	Св-07Х23Н13	Сварное соединение неравнопрочное
		Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) 582/23, 855/51	Св-10Х16Н25АМ6 Cв-06Х15Н35Г7М6Б Cв-03Х15Н35Г7М6Б	Сварное соединение неравнопрочное. Сварочные материалы применяются для изделий, подведомственных Ростехнадзор

 

Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали 10ХСНД (СТ ЦКБА 025-2006)

 

Марки свариваемых сталей	Толщина свариваемых кромок, мм	Температура предварительного и сопутствующего, °С		Интервал между окончанием сварки и началом отпуска, час	Температура отпуска, °С
		сварка	наплавка материаламиаустенитного класса
10ХСНД	До 30	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	Не требуется
	Свыше 30	150	150		630-660

Применение стали 10ХСНД для изготовления сосудов, работающих под давлением (ПБ 03-576-03)

Марка стали, обозначение стандарта или технических условий	Технические требования	Рабочие условия		Виды испытания и требования
		Температура стенки, °С	Давление среды, МПа (кгс/см2), не более
Листовая сталь
10ХСНД, ГОСТ 19281	ГОСТ 19281	От -40 до 400	Не ограничено	ГОСТ 19281

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Листы по ГОСТ 19281 должны поставляться с обязательным выполнением пп. 2.2.1,2.2.2, 2.2.3, 2.2.7, 2.2.9, 2.2.12 ГОСТ, а также должен проводиться контроль макроструктуры по ГОСТ 5520 от партии листов.
2. Испытания проводятся полистно при температуре эксплуатации ниже -30 °С, выше 200 °С или при давлении более 5 МПа (50 кгс/см2) при толщине листа 12 мм и более.
3. ГОСТ 19281 распространяется на прокат из сталей повышенной прочности, применяемых для сосудов, не подвергаемых термической обработке. Возможность применения проката из сталей по ГОСТ 19281 для сосудов, подвергаемых термической обработке, должна согласовываться со специализированной научно-исследовательской организацией.

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали	λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700
10ХСНД	—	40	39	38	36	34	31	29

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка Стали	При температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
10ХСНД	—	197	201	195	188	180	169	156	135	123

 

Зарубежные аналоги

Зарубежные аналоги материала 10ХСНД

Внимание!   Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

Болгария

BDS

10ChSND

Условные обозначения

Механические свойства

HB	KCU	y	d5	sT	sв
МПа	кДж / м2	%	%	МПа	МПа
Твердость по Бринеллю	Ударная вязкость	Относительное сужение	Относительное удлинение при разрыве	Предел текучести	Предел кратковременной прочности

 

Физические свойства

R	Ом·м	Удельное сопротивление
r	кг/м3	Плотность
C	Дж/(кг·град)	Удельная теплоемкость
l	Вт/(м·град)	Коэффициент теплопроводности
a	1/Град	Коэффициент линейного расширения
E	МПа	Модуль упругости
T	Град.	Температура