Stal automatowa 10SPb20 1.0722
10SPb20 jest niskowęglową stalą automatową z dodatkiem ołowiu (Pb), przeznaczoną przede wszystkim do produkcji elementów obrabianych skrawaniem, szczególnie na automatach tokarskich i obrabiarkach CNC. Połączenie niskiej zawartości węgla, siarki oraz dodatku ołowiu zapewnia bardzo dobrą skrawalność, łatwe łamanie wióra i możliwość prowadzenia wydajnej obróbki seryjnej. Ołów poprawia warunki skrawania poprzez działanie smarujące i ułatwianie powstawania oraz odłamywania wióra.
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. | 1.0722 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 10SPb20 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | 10SPb20 |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 11L08 /11L09 |
| 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. | 10SPb20 |
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | EN ISO 683-4 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | EN ISO 683-4 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | EN ISO 683-4 |
| Twardość Brinella | HB | 107–160 HB | EN ISO 683-4 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,5 10⁻⁶/K | EN ISO 683-4 |
| Przewodność cieplna | λ | 47 W/(m·K) | EN ISO 683-4 |
| Ciepło właściwe | c | 440 J/(kg·K) | EN ISO 683-4 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1500–1540 °C | EN ISO 683-4 |
| Maksymalna temperatura pracy | Tmax | 150 °C | EN ISO 683-4 |
| Rezystywność | ϱ | 0,15–0,2 µΩ·m | EN ISO 683-4 |
Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 5–10 mm | 410 MPa | EN ISO 683-4 |
| 10–16 mm | 390 MPa | EN ISO 683-4 |
| 16–40 mm | 360 MPa | EN ISO 683-4 |
| 40–63 mm | 295 MPa | EN ISO 683-4 |
| 63–100 mm | 235 MPa | EN ISO 683-4 |
Wytrzymałość na rozciąganie zależy od grubości wyrobu:
| Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|
| 5–10 mm | 520–780 MPa | EN ISO 683-4 |
| 10–16 mm | 490–740 MPa | EN ISO 683-4 |
| 16–40 mm | 460–720 MPa | EN ISO 683-4 |
| 40–63 mm | 410–660 MPa | EN ISO 683-4 |
| 63–100 mm | 380–630 MPa | EN ISO 683-4 |
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 %
- Si
- maks. 0,40 %
- Mn
- 0,70–1,10 %
- P
- maks. 0,06 %
- S
- 0,15–0,25 %
- Pb
- 0,20–0,35 %
- Fe
- 97,71–98,88 %
Obróbka cieplna
Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.
| Zabieg | Temperatura | Ośrodek | Twardość |
|---|---|---|---|
| WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać. | 950–1250 °C | kontrolowane chłodzenie | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 950–1250 °C | — | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 870–910 °C | — | — |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 650–700 °C | piec | 105–156 HB |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 180–200 °C | powietrze | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 880–910 °C | woda | 25–35 HRCbez nawęglania |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | — | olej | 25–35 HRCbez nawęglania |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | — | woda/olej | 58–64 HRCPo nawęglaniu warstwa powierzchniowa może uzyskać 58-64Hrc |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 180–200 °C | powietrze | 58–62 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | — | — | —nie stosuje się z względu na niską zawartość węgla w składzie chemicznym |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 58–62 HRC |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Elementy toczone
tuleje, sworznie, trzpienie, małe wałki, pierścienie, osie, rolki, elementy złączne, elementy mechanizmów
Elementy nawęglane
małe koła zębate, tuleje, sworznie, rolki, wałki, elementy mechanizmów, elementy wymagające odpornej na zużycie powierzchni
Produkcja seryjna
Szczególnie dobrze nadaje się do: automatów tokarskich, tokarek CNC, wielowrzecionowych automatów tokarskich, automatycznych linii produkcyjnych
Elementy wymagające twardej powierzchni
Po nawęglaniu i hartowaniu można uzyskać:
Spawalność
Spawalność 10SPb20 jest ograniczona.
Podwyższona zawartość siarki oraz obecność ołowiu są korzystne podczas skrawania, ale niekorzystne podczas spawania.
Dlatego 10SPb20 nie jest zalecana do typowych konstrukcji spawanych.
Jeżeli priorytetem jest spawalność, odpowiedniejsze będą np.:
S235JR, S275JR, S355JR.
Obróbka skrawaniem
Jest to jedna z głównych przyczyn zastosowania 10SPb20.
Podwyższona zawartość siarki oraz dodatek Pb ułatwiają:
tworzenie krótkiego wióra, łamanie wióra, odprowadzanie wióra, zmniejszenie tarcia w strefie skrawania, ograniczenie tworzenia narostu, zwiększenie wydajności obróbki.
Szczególnie dobrze nadaje się do:
toczenia, wiercenia, gwintowania, rozwiercania, produkcji wielkoseryjnej.
Obróbka plastyczna
Możliwa, ale ograniczona w porównaniu ze zwykłymi stalami niskowęglowymi.
Możliwe są m.in.:
walcowanie, ciągnienie, gięcie, formowanie na gorąco.
Podczas intensywnego odkształcania należy uwzględnić obecność wtrąceń siarczkowych oraz ołowiowych, które mogą powodować anizotropię właściwości.
Obróbka cieplna
10SPb20 jest stalą przeznaczoną również do obróbki cieplnej związanej z nawęglaniem. Hartowanie
Po nawęglaniu stosuje się hartowanie odpowiednie do wymaganej struktury rdzenia i warstwy powierzchniowej.
Dla 10SPb20 można spotkać zakres:
hartowanie rdzenia: 890–910°C, hartowanie warstwy: 780–820°C.
Dobór temperatury zależy od zastosowanej technologii i wymaganych właściwości.
Odpuszczanie
Po hartowaniu stosuje się odpuszczanie niskie, typowo w zakresie około:
150–200°C
Celem jest przede wszystkim zmniejszenie naprężeń po hartowaniu przy zachowaniu wysokiej twardości warstwy nawęglonej.
Hartowanie indukcyjne
10SPb20 nie jest typowym gatunkiem do hartowania indukcyjnego.
Głównym sposobem uzyskania twardej powierzchni dla tego gatunku jest nawęglanie i następnie hartowanie.
Jeżeli wymagane jest typowe hartowanie indukcyjne, odpowiedniejsze będą stale o większej zawartości węgla, np.:
C45, 41Cr4, 42CrMo4.
Nawęglanie
Tak – 10SPb20 jest stalą przeznaczoną do nawęglania.
Niska zawartość węgla umożliwia uzyskanie stosunkowo ciągliwego rdzenia, natomiast powierzchnia jest wzbogacana w węgiel.
Typowy proces:
nawęglanie → hartowanie → odpuszczanie niskie
Dla 10SPb20 podawany zakres temperatury nawęglania wynosi około 880–980°C.
Celem jest uzyskanie:
wysokiej twardości powierzchni, zwiększonej odporności na zużycie, dobrej odporności na naciski powierzchniowe, odpowiednio ciągliwego rdzenia.
Trzeba jednak pamiętać, że obecność siarki i Pb, korzystna dla skrawalności, powoduje pewne ograniczenia względem bardziej typowych stali do nawęglania.
Azotowanie
10SPb20 nie jest typową stalą do azotowania.
Nie zawiera odpowiedniej ilości pierwiastków stopowych, takich jak Al, Cr, Mo czy V, które są stosowane w stalach przeznaczonych do uzyskiwania wysokiej twardości warstwy azotowanej.
Do azotowania odpowiedniejsze są np.:
31CrMoV9, 34CrAl6, 34CrAlNi7.
Odporność na korozję
10SPb20 nie jest stalą nierdzewną ani odporną na korozję atmosferyczną.
Wymaga zabezpieczenia odpowiedniego do środowiska pracy.
Możliwe są m.in.:
cynkowanie, oksydowanie, fosforanowanie, niklowanie, powłoki ochronne.