Сталь 60с2а термическая обработка

Обновлено: 18.04.2024

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 60С2А рессорно-пружинная

Согласно ГОСТ 14959-2016 цифра 60 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,60%.
Буква C означает, что сталь легирована кремнием (Si), а цифра 2 указывает примерную массовую долю кремния в целых еденицах, т.е. кремния в стали примерно 2%.
Буква А в конце наименования стали означает, что сталь высококачественная, т.е. сталь с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре
металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.

Заменители и аналоги

60С2Н2А, 60С2Г, 50ХФА.

Иностранные аналоги

Германия DIN (EN)	60Si7 (1.5027) [1]
США (AISI, ASTM)	9260
Великобритания (BS)	251A60
Япония JIS	SUP 6
Польша PN/H	60S2A

Вид поставки

Характеристики и применение

Сталь 60С2А является легированной специальной сталью применяюмую для изготовления следующих изделий:

Сталь склонна к обезуглероживанию, устойчива против роста зерна, обладает глубокой прокаливаемостью. Максимальная рабочая температура +250 °C [2], в авиастроение сталь рекомендуется применять не выше температуры +200 °C [3].

Условия применения стали 60С2А для тарельчатых пружин (ГОСТ 33260-2015)

НД на поставку	Стандарт на пружины	Температура применения, °С	Дополнительные указания по применению
Сортамент ГОСТ 2283, ГОСТ 7419.

*После электрохимических покрытий обязательна термообработка (отпуск) для снятия водородной хрупкости с
указанием в КД.

Условия применения стали 60С2А для винтовых цилиндрических пружин (ГОСТ 33260-2015)

НД на поставку	Температура применения, °С	Дополнительные указания по применению
Проволока ГОСТ 14963. Прокат ГОСТ 2590	От -60 до 250	Предохранительные и редукционные клапаны, перепускные и запорные клапаны и др.

ПРИМЕЧАНИЕ. Для пружин II класса допускается замена проката марки 60С2А на марку 60С2.

Максимальные допустимые размеры металлопродукции из стали 60С2А для изготовления рессор и пружин (ГОСТ 14959-2016)

толщина полосы	диаметр или сторона квадрата
14	20

Химический состав, % (ГОСТ 14959-79)

Химический состав, % (ГОСТ 14959-2016)

Температура критических точек, °С [4]

Рекомендуемые режимы обработки рессор из стали 60С2А [2]

*При гибке листов и закалке с одного нагрева температура повышается до 900-950 °C.

Рекомендуемая термическая обработка [3]

Низкий отжиг при 650-700 °С; закалка с 870±10 °С в масле, отпуск при 430-490 °С (HRC 44-48, σ_в = 155-180 кгс/мм 2 )

Термообработка пружин 60с2а.

Металл этой марки наделен очень высоким уровнем упругости, поэтому идеален для создания рессор и пружин, испытывающих на себе огромные нагрузки. По сути, сталь 60с2а является высококачественным легированным сплавом, который отлично противостоит ударным и знакопеременным нагрузкам, при нагреве не расширяется, склонен к обезуглероживанию и демонстрирует отличные пружинящие способности. Из неё делают пружинные кольца, фрикционные диски, торсионные валы и шайбы Гровера. Главное же предназначения стали этой марки – производство рессор и тяжело нагруженных пружин.

Сталь 60с2а: физические и механические свойства

Сталь 60с2а наделена высокой твердостью: HB 10-1 = 269 МПа. Она не склонна к отпускной хрупкости и образованию флокенов. С остальными характеристиками можно ознакомиться ниже:

Этот сплав выпускается в виде сортового фасонного проката: калиброванных прутков, лент, полос, кованых заготовок и поковок, шлифованных прутков, готовой проволоки. Кроме того, сегодня в продаже предлагается лист 60с2а – горячекатаный листовой прокат.

Расшифровка

Согласно ГОСТ 14959-2016 цифра 60 перед буквенным обозначением указывает среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента, т.е. средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,60%. Буква C означает, что сталь легирована кремнием (Si), а цифра 2 указывает примерную массовую долю кремния в целых еденицах, т.е. кремния в стали примерно 2%. Буква А в конце наименования стали означает, что сталь высококачественная, т.е. сталь с повышенными требованиями к химическому составу и макроструктуре металлопродукции из нее по сравнению с качественной сталью.

Германия DIN (EN)	60Si7 (1.5027) [1]
США (AISI, ASTM)	9260
Великобритания (BS)	251A60
Япония JIS	SUP 6
Польша PN/H	60S2A

НД на поставку	Стандарт на пружины	Температура применения, °С	Дополнительные указания по применению
Сортамент ГОСТ 2283, ГОСТ 7419. Технические требования ГОСТ 14959	ГОСТ 3057	От -60 до 120	Применяется для работы в условиях атмосферной коррозии с противокоррозионными покрытиями*

*После электрохимических покрытий обязательна термообработка (отпуск) для снятия водородной хрупкости с указанием в КД.

НД на поставку	Температура применения, °С	Дополнительные указания по применению
Проволока ГОСТ 14963. Прокат ГОСТ 2590	От -60 до 250	Предохранительные и редукционные клапаны, перепускные и запорные клапаны и др.

Низкий отжиг при 650-700 °С; закалка с 870±10 °С в масле, отпуск при 430-490 °С (HRC 44-48, σв = 155-180 кгс/мм2)

Твердость металлопродукции из стали 60С2А в состоянии поставки (ГОСТ 14595-2016)

Твердость металлопродукции, НВ, не более
без термической обработки (категории 1 Б, 2Б, ЗБ, 4Б, ЗГ, ЗД и ЗЕ)	термически обработанной (категории 1А, 2А, ЗА, ЗБ и 4А)
302	269

Механические свойства металлопродукции при испытании на растяжение (ГОСТ 14595-2016)

Рекомендуемый режим термической обработки образцов				Механические свойства, не менее
Закалка		Отпуск
Температура нагрева, °С	Среда охлаждения	Температура нагрева, °С	Среда охлаждения	Предел текучести σт, Н/мм2	Временное сопротивление σв, Н/мм2	Относительное удлинение δ5,%	Относительное сужение ψ, %
870	Масло	420	Воздух	1375	1570	6	20

1. Механические свойства металлопродукции при испытании на растяжение, определяются на продольных термически обработанных образцах.
2. При рекомендуемой термической обработке допускаются отклонения по температуре:
   закалки — ±15 °С;
3. закалки — ±50 °С;

Механические свойства стали различных плавок [3]

Диаметр заготовки, мм	σпц	σ0,2	σв	δ5	ψ	НВ кгс/мм2
	кгс/мм2			%
14	—	144	160	10	40	460
	—	150	163	10	44	460
15	136	143	162	10	40	445
	135	142	162	11	45	445
	—	155	160	10	44	445
	—	152	155	10	42	445
21	133	147	163	10	43	445
	135	146	161	10	47	445
	—	155	163	11	53	460
	—	154	159	11	56	460

Механические свойства отожженной и нагартованной ленты из стали 60С2А (ГОСТ 2283-79)

Номинальная толщина, мм	Временное сопротивление σв, Н/мм2 (кгс/мм2), не более	Относительное удлинение δ4, %, не менее	Временное сопротивление σв, Н/мм2 (кгс/мм2)
	Лента отожженная		Лента нагартованная
От 0,10 до 4,00 включ.	880 (90)	8	780-1180 (80-120)

Механические свойства

Закалка с 870 °С в масле; отпуск при 420 °С

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска [5]

tотп., °C	σ0,2, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см2	Твердость HRCэ
300	1960	2160	2	36	10	462
400	1470	1670	7	39	18	425
500	1080	1290	10	42	29	340
600	730	1030	17	48	—	298

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 850 °С в масле; отпуск.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп., °C	σ0,2, МПа	σ0,2, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см2
Пруток диаметром 17 мм. Закалка с 860 °С в масле; отпуск при 550 °С, 3 ч, твердость НВ 340-364 [8]
20	1090	1270	11-13	33	24
300	930	1220	15	44	43
400	820	950	19	71	44
500	510	590	23	87	43
Заката с 860 °С в масле; отпуск при 425 °С [9]
20	1570	1710	10	46	32
200	1370	1670	13	40	34
300	1270	1570	20	58	—
400	1080	1220	22	71	—

Предел выносливости [6]

Термообработка	σ-1, МПа	n
Изотермическая закалка, выдержка при 330 °С, 1 ч + отпуск при 300 °С, 1 ч; σв = 1680 МПа	686	106
Закалка + отпуск при 420 °С; σв = 1810 МПа	637	106
Закалка в масле; отпуск при 400 °С; σ0,2 = 1760 МПа, σв = 1900 МПа	500	—

Ударная вязкость KCU [10]

Термообработка	KCU, Дж/см2, при температуре, °С
	+20	-70
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 460 °С, 1 ч, охл. на воздухе	39	34

Технологические свойства

• Температура ковки, °С: начала 1200, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, сечения 251-350 мм — в яме.
• Свариваемость — не применяется для сварных конструкций.
• Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 0,70 и Kv б.ст = 0,27 в горячекатаном состоянии при НВ 270-320 σв = 1080 МПа.
• Флокеночувствительность — не чувствительна.
• Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Прокаливаемость (ГОСТ 14959-2016)

Твердость HRCэ на расстоянии от торца, мм (закалка с 850 °С)
1,5	3	4,5	6	9	12	15	18	27	39
60-67	59-67	57-66	54-65	44,5-63	38,5-60	35,5-56	34-52,5	30-43,5	27-39,5

Критический диаметр d

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Сталь	20°	100°	200°	300°	400°	500°
60С2А	7680	7660	7630	7590	7570	7520

Коэффициент линейного расширения α*106, К-1

Марка стали	α*106, К-1 при температуре испытаний, °С
	20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800
60С2А	11,8	12,7	13,3	13,7	14,1	14,5	14,4	12,2

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали	λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800
60С2А	28	29	29	30	30	30	29	29	28

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка Стали	При температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	500	600	700	800
60С2А	212	206	198	192	181	178	158	144	134

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Марка стали	При температуре испытаний, °С
	20	100	200	300	400	600	700	800
60С2	82	80	77	74	69	54	54	50

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Марка стали	c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С
	20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600	20-700	20-800
60С2А	510	510	520	535	565	585	620	700

Библиографический список

1. ГОСТ 33260-2015. Арматура трубопроводная. Металлы, применяемые в арматуростроении. Основные требования к выбору материалов
2. Тылкин М.А. Справочник термиста ремонтной службы. 1981 г.
3. Скляров Н.М. Авиационные материалы. 1975 г. Том 1
4. Марочник сталей и сплавов. Под ред. Сорокина В.Г. 1989 г.
5. Марочник сталей. ЦБТИ. 1961 г.
6. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. 1971 г.
7. Марочник стали и сплавов. ЦНИИТмаш. 1977 г.
8. Свойства сталей и сплавов, применяемых в котлотурбиностроениии. Ч.1. ЦКТИ. 1966 г.
9. Металлы и сплавы: Справочные данные о физико-механических свойствах при различных температурах и условиях нагружения. 1975 г.
10. Солнцев Ю.П., Степанов Г.А. Материалы в криогенной технике. 1982 г.

Узнать еще

Сталь 6ХС инструментальная штамповая…

Сталь 45ХН2МФА конструкционная легированная…

Сталь 95Х18 конструкционная подшипниковая…

Сталь 38ХН3МА конструкционная легированная…

Стальная проволока марки 60С2А

Проволока марки 60С2А является легированной пружинной, а поскольку доминирующим элементом в её составе является кремний, преобладающий над углеродом и марганцем, такой материал отлично подходит для производства пружин и прочих аналогичных изделий, впоследствии подвергающихся высоким деформирующим нагрузкам. Изготовление проволоки 60С2А осуществляется по ГОСТу 14963-78, который подразумевает 2 способа получения готовых пружин: метод горячей навивки и холодной. Последняя технология пригодна для изготовления проволоки диаметром 0,5-14,0 мм. Пружинная проволока может иметь обычную и повышенную точность.

На предприятия стальная проволока марки 60С2А поступает в виде мотка или прутка. Основные потребители изделий из такого сплава – машиностроительные предприятия, которые нуждаются в упругом и выносливом материале для производства рессор и пружин для автомобильных подвесок. Такая проволока является типовым сырьем для пружинонавивочного оборудования, а её диаметр может варьироваться в пределах 0,1-14,0 мм.

Пружинная сталь 60с2а: основные характеристики и применение

Сталь 60с2а – это сплав, привлекающий своими хорошими эксплуатационными характеристиками и доступной ценой. Сплав, в составе которого используются легирующие компоненты, обладает множеством качеств, делающих его незаменимым при изготовлении пружин разной степени нагрузки. Этому способствует высокий уровень упругости и выносливости, твердости и отсутствие склонности к хрупкости, а также возможность не расширяться при нагреве.

Характеристики

Твердость до и после термообработки

Материал обладает высокой твёрдостью: по шкале Ровелла 47–50 HRC, по шкале Бриннеля –269 HB в результате темообработки и 302 HB до термообработки.

Плотность

Плотность данного сплава – 7590 кг/м 3 .

Марка

Химический состав

В стандартный состав стали добавлены легирующие компоненты для улучшения состава и повышения его эксплуатационных качеств.

Скрупулезно рассчитанный состав обуславливает упругость, прочность и антикоррозийные свойства стали.

• Использование кремния позволяет сделать сталь более прочной и упругой.
• В результате добавления марганца снижается образование сульфидов железа и, как следствие, при закалке изделия минимизируется образование трещин.
• Хром увеличивает способность стали к прокаливаемости, а также наделяет ее антикоррозийными свойствами.
• Улучшает способность сплава бороться с коррозией и никель, который в тандеме с медью защищает сплав от трещин при обработке давлением.

Состав стали 60С2А в процентном соотношении:

• С – 0,58–0,63 %;
• Si – 1,6–2 %;
• Mn – 0,6–0,9 %;
• Cr – 0,3 %;
• Ni – 0,25 %;
• Cu – 0,2 %;
• S и P – до 0,025 %;
• Fe – от 96 %.

Предел прочности после закалки

Сталь обладает высоким пределом прочности, его значение колеблется от 780 до 1180 МПа.

Предел текучести

Предел текучести сплава – 1375 МПа.

Ударная вязкость

Большим преимуществом данного сплава является высокая степень вязкости – 62 Дж/м 2 .

Температура эксплуатации

Для эксплуатации сплава необходимо соблюдать определенный температурный режим: уровень температуры не должен превышать 250 градусов по шкале Цельсия.

Хрупкость при отпуске

Данный сплав не расположен к отпускной хрупкости.

Свариваемость пружинного сплава

Сталь не используется для сварных конструкций.

Группа

Сталь 60с2а относится к группе легированных высококачественных сталей.

Согласно ГОСТу сталь выпускается в виде проката, прутка, ленты, полос, проволоки, кованых заготовок – 20 позиций, установленных межгосударственным стандартом:

Средняя цена на сталь 60С2А – около 50 руб. за килограмм.

Расшифровка

В наименовании сплава «зашиты» следующие характеристики: первые цифры и буква говорят нам о количестве углерода в составе – 0,6, цифра 2 информирует о содержании 2 % кремния, заключительная «А» характеризует сплав как высококачественный материал.

Область применения

Данный вид стали используется в машиностроении при изготовлении приборов, аппаратов, различного рода конструкций. Характеристики стали марки 60С2А обуславливают ее область применения.

Сталь предназначена для изготовления различных упругих конструкций, которые можно сильно нагружать, в том числе сталь можно использовать для изготовления:

• торсионных подвесок;
• пружинных колец;
• цанг;
• фрикционных дисков и т. д.

Свойства

• Технологические свойства. Сталь 60с2а не склонна к хрупкости, не чувствительна к образованию флокенов, но прочная и выносливая.
• Физические свойства. Большая степень упругости является большим преимуществом данного вида стали. Упругость позволяет материалу становиться выносливыми пружинами, претерпевающими большие нагрузки – как динамические, так и ударные.

Аналоги (заменители)

Отечественные

Аналогами сплава 60с2а являются следующие марки:

Зарубежные

За рубежом также представлены сплавы, которыми можно заменить 60с2а:

• немецкие: 60MnSiCr4, 60SiCr7, 65Si7;
• американские: 9260, G92600;
• японские: SUP6, SUP7;
• французские: 61SiCr7;
• английские: 251H60;
• китайские: 60Si2Mn;
• польские: 60S2A.

Сплав 60с2а – очень выносливая упругая сталь, которая отлично справляется с поставленными перед ней задачами. Она обладает высоким пределом усталости и способна воспринимать ударные нагрузки разной степени, при этом обладая конкурентной ценой.

Читайте также:

  
• Сталь круглая оцинкованная диаметром 10 12 мм вес 1 м
  
• Нержавеющая сталь с пружинными свойствами
  
• Панель конфорок km6540 fr сталь
  
• Что такое холоднокатаная сталь
  
• Сталь нержавеющая для штамповки