Stal automatowa 10S20
10S20 jest niskowęglową stalą automatową przeznaczoną przede wszystkim do produkcji elementów toczonych na automatach tokarskich i obrabiarkach CNC. Jej podstawową cechą jest bardzo dobra skrawalność, uzyskiwana dzięki odpowiednio dobranej zawartości siarki. Powstające w materiale wtrącenia siarczkowe ułatwiają łamanie i odprowadzanie wióra oraz zmniejszają obciążenie narzędzia. Ze względu na niską zawartość węgla 10S20 charakteryzuje się stosunkowo niską wytrzymałością i twardością w porównaniu ze stalami konstrukcyjnymi przeznaczonymi do ulepszania cieplnego.
Oznaczenia
Ten sam materiał pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.
| System | Oznaczenie |
|---|---|
| Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak gatunki opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.0721 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 10S20 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 10S20 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 10S20 |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 1108≈ odpowiednik przybliżony |
| UNSUjednolicony numer amerykański (ASTM/SAE), np. S30400 dla stali 304 — spotykany w normach ASTM i atestach hutniczych. | G11080 |
| Nazwa handlowaJak materiał nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 10S20 |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | 10087 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 380 MPa | 10087 |
| Moduł Younga | E | 200 GPa | 10087 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10087 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,7 10⁻⁶/K | 10087 |
| Przewodność cieplna | λ | 47 W/(m·K) | 10087 |
| Ciepło właściwe | c | 440 J/(kg·K) | 10087 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1500–1540 °C | 10087 |
| Maksymalna temperatura pracy | Tmax | 300 °C | 10087 |
Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 5–10 mm | 410 MPa | 10087 |
| 10–16 mm | 370 MPa | 10087 |
| 16–40 mm | 300 MPa | 10087 |
| 40–63 mm | 250 MPa | 10087 |
| 63–100 mm | 200 MPa | 10087 |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Skład chemiczny
Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.
- Pierwiastek — Zawartość
- C
- 0,07–0,13 %
- Mn
- 0,70–1,10 %
- Si
- maks. 0,40 %
- S
- 0,15–0,25 %
- P
- maks. 0,06 %
- Fe
- 98,06–99,08 %
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Elementy toczone
śruby, nakrętki, tuleje, sworznie, trzpienie, pierścienie, podkładki, dystanse, małe wałki
Produkcja seryjna
Szczególnie dobrze sprawdza się przy dużych seriach elementów wykonywanych na: automatach tokarskich, tokarkach CNC, wielowrzecionowych automatach tokarskich, automatach produkcyjnych
Elementy z gwintami
śruby, szpilki, trzpienie gwintowane, złączki
Drobne elementy maszyn
elementy regulacyjne, tulejki, osie, sworznie, elementy mechanizmów, części armatury i urządzeń
Spawalność
Spawalność 10S20 jest ograniczona.
Podwyższona zawartość siarki poprawia skrawalność, ale jednocześnie może zwiększać problemy podczas spawania, m.in.:
ryzyko pęknięć, powstawanie niekorzystnych wtrąceń, pogorszenie jakości spoiny.
Dlatego 10S20 nie powinna być wybierana jako pierwszy materiał do konstrukcji spawanych.
Do konstrukcji spawanych zdecydowanie lepiej nadają się np.:
S235JR, S275JR, S355JR.
Obróbka skrawaniem
To najważniejsza zaleta 10S20.
Materiał został opracowany właśnie z myślą o bardzo dobrej skrawalności.
Podczas toczenia uzyskuje się:
łatwe łamanie wióra, krótkie wióry, mniejsze ryzyko zaplątywania wióra, możliwość stosowania wysokich wydajności skrawania, dobre warunki dla produkcji seryjnej.
Właściwości te są szczególnie korzystne podczas:
toczenia automatycznego, wiercenia, gwintowania, rozwiercania, produkcji wielkoseryjnej.
Należy jednak pamiętać, że bardzo dobra skrawalność jest osiągana kosztem części właściwości mechanicznych i technologicznych.
Obróbka plastyczna
10S20 może być poddawana obróbce plastycznej, jednak jej przydatność zależy od rodzaju operacji i kierunku odkształcenia.
Możliwe są m.in.:
walcowanie, ciągnienie, gięcie, kształtowanie na zimno, formowanie na gorąco.
W przypadku silnego odkształcania na zimno należy uwzględnić możliwość powstawania anizotropii związanej z wtrąceniami siarczkowymi.
Obróbka cieplna
10S20 nie jest typową stalą do ulepszania cieplnego.
Niska zawartość węgla powoduje ograniczoną możliwość uzyskania wysokiej twardości przez hartowanie.
Możliwe jest stosowanie odpowiednio dobranych procesów wyżarzania w celu:
zmiękczenia materiału, poprawy obrabialności, usunięcia naprężeń, przygotowania materiału do dalszej obróbki. Hartowanie
Nie jest typową metodą obróbki 10S20.
Przy tak niskiej zawartości węgla nie uzyskuje się wysokiej twardości martenzytycznej.
Hartowanie indukcyjne
10S20 nie jest odpowiednim gatunkiem do typowego hartowania indukcyjnego.
Niska zawartość węgla uniemożliwia uzyskanie wysokiej twardości powierzchniowej charakterystycznej dla stali przeznaczonych do hartowania indukcyjnego.
Do tego celu lepiej stosować np.:
C45, 41Cr4, 42CrMo4.
Nawęglanie
10S20 może być wykorzystywana jako stal o niskiej zawartości węgla do procesów powierzchniowego wzbogacania w węgiel, jednak nie jest to gatunek tak typowy dla cementowania jak specjalistyczne stale do nawęglania.
W zastosowaniach wymagających wysokiej jakości warstwy nawęglanej lepszym wyborem będą:
16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.
Jeżeli element ma być nawęglany, trzeba również uwzględnić wpływ podwyższonej zawartości siarki na dalszą obróbkę i właściwości zmęczeniowe.
Azotowanie
10S20 nie jest typową stalą do azotowania.
Nie zawiera odpowiedniej ilości pierwiastków stopowych, takich jak Al, Cr, Mo czy V, które umożliwiają uzyskanie wysokiej twardości warstwy azotowanej.
Do azotowania stosuje się np.:
31CrMoV9, 34CrAl6, 34CrAlNi7.
Odporność na korozję
10S20 nie jest stalą nierdzewną ani odporną na korozję.
W środowisku wilgotnym wymaga zabezpieczenia odpowiedniego do warunków pracy.
Można stosować m.in.:
cynkowanie, niklowanie, fosforanowanie, oksydowanie, powłoki ochronne, oleje i środki antykorozyjne.