Сталь 60с2 характеристики применение
Обновлено: 08.05.2024
Сталь 60С2А – конструкционная пружинно-рессорная высококачественная сталь, применяемая для изготовления упругих изделий. Упругость и выносливость являются основными характеристиками сплава. Благодаря содержанию углерода и кремния сплав 60С2А обладает высокими показателями прочности, не влияющими на упругость, что делает сталь пригодной к изготовлению жестких конструкций, за исключением сварных. Сталь практически не поддается свариванию, эта особенность делает в большей степени востребованной для производства деталей в машиностроении, самолетостроении, сельскохозяйственной тяжелой технике и т.д. Сплав относительно прост в производстве и доступен по цене.
Расшифровка и химический состав марки 60С2А
Расшифровка маркировки стали 60С2А указывает на ее химический состав и качество сплава по содержанию вредных примесей – серы и фосфора, а также на степень раскисления.
- Цифра 60 – это показатель примерного содержания углерода в сотых долях процента, то есть сталь 60С2А содержит приблизительно 0,60% углерода. Повышенное содержание углерода придает металлу прочность и твердость, но делает его уязвимым к ударным нагрузкам. Стали с высоким содержанием углерода сложнее обрабатывать – резка, ковка и сварка таких сплавов обычно ограничены, требуют особого оборудования или сопутствующих процедур, например, термической обработки до и после сварки. Низкое содержание углерода делает сталь мягкой и податливой для обработки. Такая сталь отлично сваривается, режется, ее можно ковать и подвергать различным видам механической обработки практически без ограничений. Такая сталь устойчива к ударным нагрузкам, но характеризуется недостатком жесткости.
- С2 – указывает на факт (буква С) и на количество (цифра 2) содержания кремния в составе сплава, которого в стали 60С2А приблизительно 2%. Влияние кремния, как легирующей добавки, на свойства стали начинается от 1% содержания. Кремний без снижения вязкости повышает прочность и упругость материала. Благодаря кремнию сталь становится окалиностойкой и лучше противостоит влиянию кислотных сред. Увеличиваются такие показатели, как магнитопроницаемость и электросопротивление.
- Буква А – означает, что сталь 60С2А относится к высококачественным сплавам. Качество сплава определяется химическим составом, а именно – концентрацией вредных примесей серы и фосфора. По качеству стали делятся на обыкновенные (ст), качественные (сталь), высококачественные (А) и особо высококачественные (Ш). Для каждой категории установлены свои стандарты по уровню содержания фосфора и серы. Фосфор и сера образуют с железом нежелательные соединения, негативно влияющие на структуру стали, повышающие ее хрупкость, особенно в состоянии нагрева (красноломкость) и охлаждения (хладноломкость). Высокое содержание этих примесей существенно ограничивает термическую обработку, приводит к ухудшению свариваемости и в целом отрицательно сказывается на свойствах металла.
Все остальные элементы, входящие в состав стали 60С2А, не включены в маркировку, т.к. не оказывают на свойства стали ощутимого влияния.
Сталь 60 конструкционная углеродистая сталь
Цифра 60 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,60%.
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
| C | Si | Mn | Cr | S | Р | Cu | Ni | As |
| не более | ||||||||
| 0,57-0,65 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,25 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | |
| не более | ||||||||
| 60 | 0,57-0,65 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,030 | 0,035 | 0,25 | 0,30 | 0,30 |
Характеристики и описание
Сталь 60 относится к конструкционным нелегированным специальным качественным сталям с высоким содержанием углерода (0,60%) и нормальным содержанием марганца, обладает высокой прочностью и высокими упругими свойствами.[1]
Сталь склонна к трещинам при закалке в воде.
Назначение
Сталь 60 применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости, например:
- Эксцентрики,
- цельнокатаные колеса вагонов,
- бандажи для подвижного соства железных дорог широкой колеи,
- валки рабочие листовых станов для горячей прокатки металлов,
- шпиндели,
- бандажи,
- диски сцепления,
- пружинные кольца амортизаторов,
- замочные шайбы,
- регулировочные шайбы,
- регулировочные прокладки,
- рабочие валки листовых станов для горячей прокатки металла.
Температура критических точек, °С [81]
Термообработка
Мелкие детали из стали марки 60 (диаметром до 10-12мм) закаливают в масле с температуры 820-860 °С, более крупные детали — в воде с температурой 800-820 °С, отпуск производят при различной температуре в зависиости от требуемых механических свойств.
Зависимость механических свойств стали 60 от температуры отпуска
Твердость HB (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Твердость HB, не более | |||
| горячекатаной и кованой | калиброванной и со специальной отделкой поверхности | |||
| без термической обработки | после отжига или высокого отпуска | нагартованной | после отжига или высокого отпуска | |
| 60 | 255 | 229 | 269 | 229 |
Механические свойства металлопродукции для стали 60 (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Механические свойства, не менее | |||
| Предел текучести σ0,2, МПа | Временное сопротивление σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Относительное сужение ψ, % | |
| 60 | 400 | 680 | 12 | 35 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Механические свойства для стали 60 определены на нормализованных образцах.
Механические свойства металлопродукции из стали 60 в зависимости от размера (ГОСТ 105-2013)
| Механические свойства металлопродукции размером | |||
| Предел текучести σ0,2, МПа не менее | Временное сопротивление σв, МПа | Относительное удлинение δ5, % | Работа удара KU, Дж |
| не менее | |||
| до 16 мм включ. | |||
| 580 | 850—1000 | 11 | + |
| св. 16 до 40 мм включ. | |||
| 520 | 800—950 | 13 | + |
| св. 40 до 100 мм включ. | |||
| 450 | 750-900 | 14 | + |
- Механические свойства, определяются на образцах, вырезанных из термически обработанных (закалка с отпуском) заготовок.
- Знак «+» означает, что испытания проводят для набора статистических данных, результаты испытаний заносят в документ о качестве.
- Значения механических свойств приведены для металлопродукции круглого сечения.
Механические свойства в зависимости от сечения [140]
| Сечение, мм | Место вырезки образца | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | КСU, Дж/см 2 |
| не менее | ||||||
| Закалка с 780-830 °С в масле; отпуск при 560 °С | ||||||
| 30 | К | 590 | 920 | 19 | 50 | 24 |
| 30 | Ц | 540 | 880 | — | — | 49 |
| Закалка с 780-830 °С в масле; отпуск при 610 °С | ||||||
| 10 | Ц | 600 | 860 | 20 | 58 | 73 |
| 30 | К | 540 | 880 | 20 | 50 | 49 |
| 60 | К | 480 | 730 | 25 | 60 | 49 |
| 60 | Ц | 390 | 680 | 27 | 56 | 49 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [140]
| tотп., °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ |
| 400 | 1430 | 1690 | 2 | 3 | 4,9 | 450 |
| 450 | 1280 | 1430 | 5 | 10 | 19 | 410 |
| 500 | 1120 | 1210 | 7 | 16 | 23 | 375 |
| 550 | 1040 | 1150 | 7 | 20 | 24 | 370 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 950 °С в масле.
Механические свойства в зависимости от температуры испытаний [82]
| tисп., °С | σв, МПа | δ5, % | ψ, % |
| 20 | 700 | 17 | 60 |
| 200 | 680 | 14 | — |
| 300 | 560 | 27 | — |
| 500 | 460 | 30 | — |
| -25 | 760 | (21) | 61 |
| -40 | 790 | (23) | 61 |
Предел текучести стали 60 в зависимости от температуры испытаний
| tисп., °С | σ0,2, МПа |
| 20 | 510 |
| 200 | 530 |
| 300 | 450 |
| 500 | 320 |
| -25 | 540 |
| -40 | 540 |
Технологические свойства [81]
Температура ковки, °С: начала 1220, конца 800. Сечения до 300 мм охлаждаются на воздухе.
Свариваемость — не применяется для сварных конструкций, КТС с последующей термообработкой.
Обрабатываемость резанием — Аутвспл = 0,70 и А’у6ст = 0,65 в нормализованном состоянии при НВ 241.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Прокаливаемость [50]
Полоса прокаливаемости стали 60 после заклки с 820°С приведена на рисунке ниже.
Особенности стали 60С2
Особенности стали 60С2 могут приглянуться многим людям. Необходимо разобраться с расшифровкой и характеристиками марки. Также стоит ознакомиться с уровнем твердости по ГОСТу и сферами применения такого сплава.
Состав и расшифровка
Состав стали 60С2 должен в норме включать не менее 95,7% железа. В противном случае гарантировать высокое качество металла невозможно. Непременно должны быть углерод, марганец и кремний. Концентрация кремния составляет 1,5-2%, оба варианта соответствуют норме.
В состав стали этой марки входит также 0,6-0,9% марганца, а концентрация углерода выдерживается очень строго (не ниже 0,57 и не выше 0,6%).
ГОСТ подбирают с учетом сортамента вырабатываемого проката. Так, сортовой прокат должен делаться в соответствии со стандартом 14959 от 1979 года. Говоря про другие компоненты, стоит упомянуть:
- присутствие хрома (не более 0,3%);
- доля никеля – максимум 0,25%;
- медь (0,2%);
- небольшие количества фосфора и серы.
Характеристики и свойства
Критические температурные позиции:
- наименьшая (Mn) — 305 градусов;
- Ar1 – 700;
- Ac1 – 770;
- наивысшая — Ac3, она же Arcm, – 820 градусов.
Заявленная твердость материала составляет 269 МПа после отжига, без термообработки она будет равна 302 МПа. Обработка резанием твердосплавными резцами при штатной твердости идет с коэффициентом эффективности 0,7. Для обработки быстрорежущими резцами установлен коэффициент 0,27.
Важно: сталь 60С2 не может использоваться в сварных конструкциях любого рода.
Преимуществом является отсутствие флокеночувствительности. Материал также не подвергается хрупкости при стандартном режиме отпуска. Плотность может меняться в зависимости от температуры:
- при комнатной температуре — 7680 кг на 1 куб. м;
- на точке кипения воды — 7660 кг;
- на 300 градусах — 7590 кг;
- на 500 градусах — 7520 кг на 1 куб. м.
Аналоги
По стандарту в ЕС делают такой заменитель, как 60Si7. Точно такой же продукт выпускают и в Италии, Бельгии, Испании. Но испанские металлурги уже могут предложить дополнительно в качестве заменителей 60SiCr8, F. 1441. В Болгарии и Польше аналогом считают 60S2, а в Венгрии — 61Si7. В Чехии предпочитают обозначение 13270.
Аналогичными решениями в Японии являются SUP6 и SUP7. Французская металлургия использует индексы 60S7, 60SC7 и 61SC7. А вот в Германии наряду с принятыми в ЕС и в Венгрии сплавами выпускают также:
Китайские замещающие металлы маркируются как 60Si2Mn или как 60Si2MnA. Во втором случае можно говорить про высококачественную продукцию. В Великобритании аналогичные сплавы делают под марками:
В Австралии используются условные индексы:
Металлургическая промышленность Северной Америки может предложить сталь:
Стоит отметить наличие специальной модификации 60С2А. Такой продукт отличается превосходным качеством. Вместо него можно применять:
Применение
Сталь 60С2 отпускают на изготовление:
- валов торсионов;
- колец технических пружин;
- цанг;
- тяжелонагружаемых пружин;
- дисков фрикционных узлов;
- шайб для пружин.
Обработка
Закаливание стали 60С2 может проводиться при 870 градусах. Последующий отпуск ведут при 470 градусах. Ковку начинают при 1250 градусах. Завершаться она должна при понижении температуры на 450 градусов.
Если величина изделия не превышает 25 см, его остужают на воздухе, а при размере до 35 см — в специальной яме.
По другой технологии закалку ведут при 850 градусах в масляной среде. Дальнейший отпуск проходит при 300, 400, 500 или даже при 600 градусах. Соответственно этому, твердость по шкале HB составит:
Холоднокатаную ленту иногда могут нагартовывать. Но поставляется также и ленточная сталь с отжигом обычного качества. В ассортименте ведущих производителей фигурирует также холоднокатаная лента, подвергнутая термической обработке, и подвергнутые расплющиванию ленточные изделия. Дополнительно стоит подчеркнуть наличие:
- тонкого листа, подвергнутого горячей прокатке;
- металла, закаливаемого изотермическим способом в соляной среде при 860-880 градусах;
- проволоки, из которой путем холодной навивки получают пружины;
- закаливаемых в масле рессор;
- стандартного листового проката;
- шайб Гровера.
После окончания производственной обработки должен получиться продукт с нормированным:
Обзор стали 60С2А
В настоящее время на различных производствах используются стали разных марок. Каждый из подобных материалов имеет свои отличительные характеристики, плюсы и минусы. Так, для производства упругих предметов, к примеру, пружинных деталей, сегодня часто задействуется металл с маркировкой 60С2А. О нем и поговорим в данной статье.
Прежде чем детально рассматривать все особенности и нюансы применения сплава с маркировкой 60С2А, целесообразно расшифровать его наименование. Если обратить внимание на название данного металла, то можно почерпнуть такую важную информацию о нем:
- 60C подразумевает то, что в содержании сплава имеется углерод в объеме 0,6%;
- цифровое значение «2» свидетельствует о том, что в металле имеется 2% кремния;
- буквенное значение «A» указывает на высокое качество материала.
Химический состав рассматриваемого сплава складывается из нижеперечисленных важных компонентов.
- C – углерод. Именно этот компонент оказывает важнейшее влияние на состояние материала. Он отражается на его структуре. Очень высокое содержание рассматриваемого химического элемента приводит к хладноломкости, способствует снижению уровня вязкости. И пластичность, и уровень плотности металла могут значительно снизиться при наличии более 1% углерода. Этот элемент отражается на механических свойствах материала.
- Si – кремний. Компонент, выступающий в роли раскислителя. Кроме того, кремний служит легирующим элементом, приводящим к более высокой износостойкости готового продукта. Рассматриваемый компонент также ведет к термоупрочнению, приумножает упругость и текучесть сплава, влияет на уровень закаливаемости.
- Mn – марганец. Химический элемент, от которого тоже зависит качество сплава. Марганец также является раскислителем. Его добавляют, чтобы удалить из содержания серу, кислород и фосфор. Компонент очень хорошо отражается на структурных особенностях материала, способствует свариваемости и ковкости.
- Cr – хром. Еще один легирующий компонент. Приумножает устойчивость металла и к коррозии, и к процессу оксидирования. А также хром способствует упрочнению металлов даже под воздействием очень высоких температурных значений. Благодаря хрому возрастает устойчивость к абразивному изнашиванию.
- Ni – никель. Элемент, призванный повышать характеристики прочности материала. Благодаря ему укрепляется коррозийная стойкость, а также способность к термоуплотнению. При этом растет вязкость и прочность стали.
- Cu – медь. За счет наличия данного элемента возрастает устойчивость металла к коррозии, заметно повышаются и прочностные показатели. Если меди содержится слишком много, то из-за этого может серьезно пострадать качество поверхностей стали по ходу горячих обработок.
- S – сера. Указанный элемент не является желательным, он не приносит пользы. Из-за повышения объема серы повышается и красноломкость металла, страдает степень его пластичности, уменьшается вязкость ударного типа.
- P – фосфор. Еще один нежелательный элемент, из-за которого ухудшается уровень пластичности металла, снижается вязкость, зато возрастает риск хладноломкости. Правда, превышение процентного содержания фосфора может повлечь за собой и улучшение механических обработок стали с маркировкой 60С2А.
Абсолютно все составляющие, которые имеются в содержании рассматриваемого сплава, регулируются соответствующим ГОСТом.
Узнаем все самое важное и необходимое о стали с маркировкой 60С2А.
- Данный вид металла относят к перлитной категории. Чтобы добиться структуры мартенситного типа, подобному материалу требуется быстрое охлаждение после нагрева до критических температурных показателей. Для этого подойдет масло.
- Классическая площадка текучести у этого материала не предусмотрена.
- Показатели остаточного деформирования являются крайне низкими. Благодаря этому можно сделать вывод, что особенностью металла 60С2А является повышенная степень упругости вкупе с выносливостью.
- Прочностные характеристики рассматриваемого сплава можно определить, отталкиваясь от вида термообработки. Таким же образом определяется и степень жесткости стали. К примеру, металлические круги имеют прочность, составляющую 129 Мпа, а также предел текучести – 117 МПа. Благодаря этому обеспечивается упругость изделий.
- Предел кратковременной прочности подобного сплава находится в рамках 780-1180 МПа.
- После процедуры отпуска подобный материал не становится слишком хрупким. Кроме того, сталь с маркировкой 60С2А не демонстрирует флокеночувствительности.
- Если подробно рассматривать модуль упругости стали с маркировкой 60С2А, то здесь актуальным будет такое значение – E=212000 МПа. Модуль сдвига G – 820000 МПа.
- Твердость стали по Роквеллу доходит до отметки 269 МПа.
- Удельный вес рассматриваемого популярного металла составляет 7680 кг/куб.м.
- Качественный сплав с маркировкой 60С2А может быть подвергнут резке. Осуществляется подобная операция при горячекатаном состоянии и при условии HB от 270 до 320.
- Для изготовления сварных конструкций рассматриваемая категория металла не подходит.
Типы выпуска
Существует несколько основных типов выпуска металла с маркировкой 60С2А. Ознакомимся со списком наиболее распространенных и популярных вариантов:
- прокат сортового типа (в его число входит и фасонный вид);
- калиброванные прутки;
- стальная лента;
- проволочная продукция;
- шлифованные прутки и серебрянка;
- круг;
- лист.
Каждый из указанных видов проката, в котором выпускается стальная продукция, соответствует и регулируется рядом ГОСТов.
Качественный сплав, который соответствует установленной маркировке 60С2А, в настоящее время используется на большом количестве производств. Применение такого типа стали подразумевает эксплуатацию в условиях крайне жестких деформаций и нагрузок циклического типа. По этим причинам к рессорно-пружинному металлу предъявляются особенные требования, касающиеся его уровня пластичности, истираемости, стойкости к изнашиванию.
Механические особенности рассматриваемого сплава чаще всего задействуются при изготовлении пружинных деталей, а также валов фрикционного типа, рессорных элементов, штанг и прочих изделий подобного рода. Материал марки 60С2А в соответствии с ГОСТ 14959-79 относят к классу высоконагруженных. Из такого металла изготавливают проволоку. Подобный товар характеризуется очень хорошими деформирующими свойствами. Кроме того, сплав 60С2А нередко применяют в машиностроении. Многие составляющие, которые делаются из этого материала, предназначаются для установки на автомобили, разного рода механизмы и оборудование. Речь идет даже о гусеничной или колесной тяжелой технике.
Качественный тип стали с маркировкой 60С2А имеет множество неплохих аналогов, демонстрирующих максимальную схожесть с ним. Аналогичные сплавы производятся в разных странах, обозначаются различными маркировками. Рассмотрим наиболее популярные из них:
- отличным качеством характеризуются аналоги из Японии – SUP6 и SUP7;
- в качестве аналогов могут послужить и немецкие сплавы – 60MnSiCr4, 60SiCir7, 65Si7;
- аналоги производятся и на территории Китая – 0Si2Mn;
- для производства пружин и даже казачьей шашки, а также прочих подобных деталей подойдет металл из Франции с маркировкой 61SiCr7;
- аналогами могут послужить стали из Америки – 9260, G92600.
Качественный металл 60С2А может проходить различные виды обработок, в том числе и термообработки. Рассмотрим основные особенности и нюансы проведения таких операций.
- Закалка рассматриваемого материала должна производиться при температурном режиме, составляющем 870 градусов Цельсия. Далее стальная заготовка отправляется на охлаждение в специальное масло. Отпуск при этом необходимо производить при 470 градусах Цельсия, за счет чего появляется возможность получения троостита. Материал будет сохранять твердость в рамках 35-45 HRC.
- В целом температурная обработка стали рассматриваемой марки бывают следующей: начальной (подразумевается отжиг материала), конечной (имеется в виду закалка) и средней (подразумевается отпуск стали).
- Процедура отпуска способствует значительному повышению параметров твердости металла.
Если навивка пружинной детали производится при условии единственного подогрева, то на следующей стадии должна быть непосредственно термическая обработка в соответствии со всеми нормами и правилами.
Читайте также: