Сталь марки 10Г2

Марка: 10Г2 (заменители 09Г2) Класс: Сталь конструкционная легированная Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006. Калиброванный пруток ГОСТ 4543-71, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75. Шлифованный пруток и серебрянка: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 14955-77. Лист толстый: ГОСТ 19903-74, ГОСТ 1577-93 . Полоса ГОСТ 4543-71, ГОСТ 103-2006 , ГОСТ 82-70. Поковки и кованые заготовки: ГОСТ 1133-71, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 8479-70. Трубы: ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 550-75, ГОСТ 21729-76 Использование в промышленности: крепежные и другие детали, работающие при температуре от -70 °С под давлением.

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

Дополнительная информация и свойства

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.

Таблица 9.15

Сталь, толщина (мм)	Технология сварки	№ режима	Присадочные материалы	b, мм	n	Ic, А	Uс, B	Ue,м/с(м/ч)
10Г2ФР, 40	Общепринятая	1	Св·10НМА, de= 4 мм, флюс АН·8	26-30	1	800-850	36	0,047 (169)
	С сопутствующим охлаждением	2	Св·10НМА, de= 4 мм, флюс АН·8	26-30	1	800-850	36	0,047 (169)
	С порошкообразнгым присадочным материалом (ППМ)	3	Св·10НМА, de= 4 мм, флюс АН·8, ППМ - Св-10НМА	26-30	1	900-950	42	0,047 (169)
16ГС, 56	Общепринятая	4	Св·10Г2 (Св·08ГС). de= 3 мм, флюс АН·8	26-30	1	700	40-42	0,104 (375)
	С преимущественным выделением теплоты у ползунов	5		24-26	1	900	42	0,16 (575)
		6			2	840	40	0,13 (480)
		7	Св·10Г2 (Св·08ГС). De= 5 мм, флюс АН·8	16-18	1	900	40	0,042 (150)
		8	Св·10Г2 (Св·08ГС). De= 5 мм, флюс АН·6				30-32

UП, м/с (м/ч)	t,c	UC, м/с (м/ч)	РС/ uC, Мдж/м (ккал/см)	ƜН (Т) в интервале АсЗ — ТMAX, К/с (°C/c)	tН, выше АсЗ, с	ƜО(Т), К/с (°С/с)
						Выше АсЗ	Ниже Ас1
-	-	6,1·10-4 (2,2)	31 (74)	8-10	185-220	0,7-1	0,6-1
				8-10	125-145	12,5-14,0	12,5-14
		12,2·10-4 (4,4)	20 (48)	35-40	152-180	0,7-1	0,8-1
0,011 (40,5)	3	4,7·10-4 (1,7)	38 (91)	11	315	2,2	0,5
0,021 (75)	6-7	6,8·10-4 (2,5)	33 (79)	-	-	-	-
-	-	12,5·10-4 (4,5)	32 (77)	-	-	-	-
0,021 (75)	6-7	8,4·10-4 (3)	26 (62)	-	-	-	-
			21 (50)	17	240	3,2	0,5

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).

Таблица 9.16

Сталь, толщина (мм)	№ режима по табл 9.15	Термообработка	GH металла шва, МДж/м2 (кгс·м/см2), при температуре			аН участка перегрева, МДж/м2 (кгс·м/см2), при температуре
			293 К (+20° С)	253 К (-20° С)	233 К ( -40° С)	293 К (+20° С)	253К (-20° С)	243 К (-30° С)	233 К(-40° С)
10Г2ФР, 40	1	-	1,07-1,23 (10,7-12,3)	0,47-0,62 (4,7-6,2)	0,22-0,34 (2,2-3,4)	0,57-0,65 (5,7-6,5)	0,19-0,36 (1,9-3,6)	-	0,13-0,17 (1,3-1,7)
	2	-	0,81-1,23 (8,1-12,3)	0,74-0,97 (7,4-9,7)	0,37-0,51 (3,7-5,1)	0,7-1,2 (7-12)	0,77-1,1 (7,7-11)	-	0,54-0,69 (5,4-6,9)
	3	-	1,25-1,25 (12,5-12,5)	-	0,37-0,39 (3,7-3,9)	0,72-0,99 (7,2-9,9)	0,72-0,83 (7,2-8,3)	-	0,15-0,29 (1,5-2,9)
09Г2С 36-40	1	Отпуск 873-923 К (600-650° С)	1,28-1,34 (12,8-13,4)	0,35-0,41 (3,5-4,1)	0,19-0,22 (1,9-2,2)	0,75-0,79(7,5-7,9)	0,26-0,32 (2,6-3,2)	-	0,16-0,19 (1,6-1,9)
	2	Отпуск 873-923 К (600-650° С)	1,47-1,75 (14,7-17,5)	1,18-1,63 (11,8-16,3)	0,89-1 (8,9-10)	1,1-1,75 (11-17,5)	0,68-0,88 (6,8-8,8)	-	0,38-0,84 (3,8-8,4)
	3	»	1,38-1,72 (13,8-17,2)	0,84-1,05 (8,4-10,5)	0,48-0,76 (4,8-7,6)	1,12-1,45 (11,2-14,5)	0,76-1,02 (7,6-10,2)	-	0,53-0,9 (5,3-9)
16ГС 50-60	4	Высокий отпуск при 923 К (650° С)	1,66-1,82 (16,6-18,2)	0,1-1,62 (1-16,2)	0,09-0,25 (0,9-2,5)	0,62-0,9 (6,2-9)	0,06-0,45 (0,6-4,5)	0,05-0,42 (0,5-4,2)	0,05-0,18 (0,5-1,8)
	5	Высокий отпуск при 923 К (650° С)	1,63-1,76 (16,3-17,6)	0,15-1,15 (1,5-11,5)	0,05-0,11 (0,5-1,1)	0,89-1,45 (8,9-14,5)	0,65-0,66 (6,5-6,6)	0,6-1,52 (6-15,2)	0,1-0,85 (1-8,5)
	6	»	1,23-2,9 (12,3-29)	0,15-1,35 (1,5-13,5)	0,07-0,12 (0,7-1,2)	1,47-1,62 (14,7-16,2)	0,38-1,18 (3,8-11,8)	0,62-0,72 (6,2-7,2)	0,15-0,87 (1,5-8,7)
	7	»	1,07-1,73 (10,7-17,3)	0,11-0,57 (1,1-5,7)	0,06-0,06 (0,6-0,6)	1,67-1,81 (16,7-18,1)	0,5-1,4 (5-14)	0,72-1,2 (7,2-12)	0,06-0,25 (0,6-2,5)
	8	»	0,81-1,05 (8,1-10,5)	0,64-0,95 (6,4-9,5)	0,37-0,66 (3,7-6,6)	1,59-1,85 (15,9-18,5)	0,96-1,3 (9,6-13)	0,92-1,25 (9,2-12,5)	0,2-0,83 (2-8,3)

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).