Шестигранник Ст10
Шестигранник Ст10: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнике и энергетике
Шестигранник Ст10 представляет собой один из наиболее распространенных видов сортового проката, изготавливаемого из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества марки Ст10. В контексте кабельной и электротехнической продукции, а также смежных отраслей энергетики, данный материал играет критически важную роль в производстве крепежных изделий, элементов опорных конструкций, деталей электроустановочных изделий и прочих компонентов, где не предъявляются требования высокой прочности и работающих в условиях нормальных температурных режимов.
Марка стали Ст10: химический состав и расшифровка
Марка Ст10 регламентируется стандартом ГОСТ 380-2005 (ранее ГОСТ 380-94). Буквенное обозначение «Ст» указывает на «сталь», цифра «10» – условный номер марки, соответствующий определенному химическому составу и механическим свойствам. Чем выше номер, тем больше содержание углерода и, как правило, выше прочность. Сталь Ст10 относится к низкоуглеродистым сталям, что определяет ее основные технологические свойства: высокая пластичность, хорошая свариваемость и обрабатываемость давлением (ковка, штамповка), но относительно низкая прочность и износостойкость по сравнению со сталями с более высоким содержанием углерода (Ст35, Ст45) или легированными сталями.
Химический состав стали Ст10 по ГОСТ 380-2005:
| Марка стали | Углерод (C), % | Марганец (Mn), % | Кремний (Si), % | Сера (S), не более, % | Фосфор (P), не более, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Ст10 | 0.07 — 0.14 | 0.35 — 0.65 | 0.05 — 0.37 | 0.050 | 0.040 |
Примечание: Содержание кремния может варьироваться в зависимости от степени раскисления стали (спокойная, полуспокойная, кипящая). Для изготовления шестигранного проката чаще используется спокойная или полуспокойная сталь.
Шестигранный прокат: сортамент и стандарты
Шестигранник из стали Ст10 производится в соответствии с ГОСТ 2879-2006 (на горячекатаный шестигранный прокат). Данный стандарт устанавливает размеры сторон шестигранника (под ключ), предельные отклонения, требования к массе, кривизне и другим параметрам.
Основные размеры сторон шестигранника (выборочно):
| Размер под ключ (s), мм | Площадь поперечного сечения, см² | Теоретическая масса 1 метра, кг | Пример применения в крепеже |
|---|---|---|---|
| 8 | 0.554 | 0.435 | Болты М5 |
| 10 | 0.866 | 0.680 | Болты М6, М8 |
| 13 | 1.47 | 1.15 | Болты М10 |
| 17 | 2.50 | 1.96 | Болты М12 |
| 19 | 3.13 | 2.45 | Болты М14 |
| 22 | 4.19 | 3.29 | Болты М16 |
| 27 | 6.31 | 4.95 | Болты М20 |
Поставка шестигранника Ст10 осуществляется в прутках мерной, кратной мерной или немерной длины. Точность прокатки – обычная (класс B) или повышенная (класс A).
Механические свойства шестигранника из стали Ст10
Свойства готового проката определяются как химическим составом стали, так и условиями прокатки (горячекатаное состояние). Механические характеристики соответствуют нормам для стали Ст10 по ГОСТ 535-2005 (прокат сортовой).
| Марка стали | Временное сопротивление разрыву (σB), Н/мм² (МПа), не менее | Предел текучести (σT), Н/мм² (МПа), не менее | Относительное удлинение (δ5), %, не менее | Твердость по Бринеллю (HB), не более |
|---|---|---|---|---|
| Ст10 | 300 — 470 | 175 | 24 | 131 |
Эти значения являются базовыми. При изготовлении крепежных изделий механические свойства могут изменяться в процессе холодной или горячей штамповки, а также последующей термообработки (для ответственного крепежа сталь Ст10 не подвергается закалке, но может применяться нормализация для снятия напряжений).
Применение шестигранника Ст10 в электротехнике и энергетике
В профессиональной сфере энергетики и электротехники шестигранник Ст10 является заготовкой для производства широкой номенклатуры изделий:
- Крепежные изделия общего назначения: Болты, винты, шпильки, гайки классов прочности 3.6, 4.6, 4.8 (по ГОСТ 1759.4-87 / ISO 898-1). Эти изделия используются для сборки корпусов электрощитового оборудования (щиты, шкафы, пульты), крепления кабельных лотков, перфорированных профилей, монтажа несиловых элементов конструкций, соединения фланцев кабельных муфт низкого давления.
- Элементы опорных конструкций: Из шестигранника изготавливают шпильки, стяжки, оси для неответственных узлов в составе опор для кабельных линий, кронштейнов, консолей. Важно отметить, что для силовых несущих элементов ответственных конструкций (например, опор ВЛ, траверс) применяются стали более высоких марок (Ст20, Ст35) или легированные стали.
- Детали электроустановочных изделий: Валики, штоки, элементы механизмов выключателей, разъединителей низкого напряжения, где не требуются высокие контактные давления и износостойкость.
- Заготовки для штамповки: Производство шайб, стопорных колец, контактных пластин и других деталей методом холодной или горячей штамповки.
- Низкая стоимость по сравнению со сталями с более высоким содержанием углерода и легированными сталями.
- Отличная технологичность: легко обрабатывается резанием, штампуется, гнется, обладает высокой свариваемость всеми видами сварки без применения предварительного и сопутствующего подогрева.
- Высокая пластичность, что исключает хрупкое разрушение при ударных и вибрационных нагрузках малой амплитуды.
- Низкие прочностные характеристики. Не допускается к применению в ответственных силовых узлах, работающих под высокими статическими, динамическими или вибрационными нагрузками.
- Низкая износостойкость и склонность к смятию в резьбовых соединениях при высоких нагрузках.
- Не поддается упрочняющей термообработке (закалке с отпуском) для значительного повышения прочности из-за низкого содержания углерода.
- Склонность к коррозии, как и у всех нелегированных сталей. В агрессивных средах требуется применение защитных покрытий (цинкование, кадмирование, лакокрасочные материалы).
- Проверку сертификата соответствия или паспорта качества от производителя, где указаны: марка стали, химический состав, механические свойства, номер плавки, результаты испытаний.
- Визуальный контроль поверхности (допускаются незначительные дефекты по ГОСТ 2879-2006).
- Измерение геометрических параметров (размер под ключ, кривизна) с помощью штангенциркуля и поверочной плиты.
- При необходимости – проведение испытаний на растяжение и измерение твердости в аккредитованной лаборатории, особенно при поставках для критически важных, хотя и несиловых, применений.
Преимущества и ограничения материала
Преимущества:
Ограничения:
Вопросы контроля качества и приемки
При закупке партии шестигранника Ст10 для производственных нужд в электротехнической отрасли необходимо проводить входной контроль, который может включать:
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем шестигранник Ст10 отличается от шестигранника Ст20 или Ст35?
Основное отличие – в содержании углерода и, как следствие, в механических свойствах. Сталь Ст20 и, особенно, Ст35 имеют более высокие значения предела прочности и текучести, но меньшую пластичность и ударную вязкость. Они применяются для изготовления более ответственного крепежа (классы прочности 5.8, 6.8, 8.8) и деталей, работающих под нагрузкой. Свариваемость у Ст20 и Ст35 хуже, чем у Ст10.
Можно ли использовать крепеж из Ст10 для заземляющих устройств?
Да, для крепления заземляющих проводников к конструкциям, сборки соединений в контуре заземления (например, болтовые соединения полосы), допускается применение крепежа из Ст10. Однако, учитывая высокую коррозионную активность в грунте, такой крепеж должен иметь надежное антикоррозионное покрытие (горячее цинкование предпочтительно). Для ответственных постоянных соединений часто используют омедненный или нержавеющий крепеж.
Как правильно выбрать размер шестигранника для изготовления болта?
Размер под ключ шестигранника-заготовки выбирается исходя из стандартных соотношений с наружным диаметром резьбы будущего болта. Например, для болта М12 (диаметр резьбы 12 мм) обычно используется шестигранник с размером под ключ 17 мм или 19 мм (в зависимости от стандарта на головку болта – ГОСТ, DIN, ISO). Технологически диаметр заготовки (шестигранник, описанный вокруг круга) берется примерно на 10-15% меньше номинального диаметра резьбы для последующей накатки.
Допустимо ли применение шестигранника Ст10 в условиях низких температур?
Сталь Ст10 сохраняет удовлетворительные свойства при температурах до -40°C, однако ее ударная вязкость при этом снижается. Для неответственных соединений внутри отапливаемых помещений или в умеренном климате применение допустимо. Для наружных конструкций в регионах с холодным климатом, особенно подверженных динамическим нагрузкам, предпочтительны стали с нормализованным ударным изгибом при низких температурах или низколегированные стали.
Какие аналоги стали Ст10 существуют по зарубежным стандартам?
Приблизительными аналогами являются: по стандарту DIN (Германия) – сталь S235JR (1.0038), по AISI/SAE (США) – сталь 1010, по EN (Европа) – S235. Важно учитывать, что полного соответствия по химическому составу и свойствам может не быть, поэтому при замене материала в проекте необходим тщательный анализ требований технических условий.
Какой вид поставки шестигранника предпочтителен для автоматической обработки на станках?
Для автоматических токарных и фрезерных станков с ЧПУ оптимальна поставка шестигранника в прутках мерной и кратной мерной длины с минимальной кривизной (повышенная точность прокатки). Это позволяет минимизировать отходы и простои при переналадке. Также важна однородность механических свойств по длине прутка для стабильного режима резания.