Сталь DIN 17222 C75 (1.1248): Высокоуглеродистая пружинная лента для экстремальных нагрузок
Сталь C75 (материал № 1.1248) по DIN 17222 — это высшая по углероду (0,70–0,80 %) марка серии пружинных лент, предназначенная для изготовления холоднокатаной закаленной полосы толщиной до 2,5 мм с максимально достижимым пределом упругости среди нелегированных пружинных сталей. Применяется для самых ответственных пружин, где критична энергоемкость на единицу объема.
Основные характеристики
Общие физические свойства
| Свойство | Температура | Значение |
|---|
| Плотность | 20 °C | 7,80 г/см³ |
Механические свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|
| Модуль упругости (E) | -100 °C | 217 ГПа | |
| 20 °C | 206–212 ГПа | |
| 100 °C | 207 ГПа | |
| 200 °C | 199 ГПа | |
| 300 °C | 192 ГПа | |
| 400 °C | 184 ГПа | |
| 500 °C | 175 ГПа | |
| 600 °C | 164 ГПа | |
| Твердость Викерса (HV) | 20 °C | 700 | В закаленном состоянии |
| Коэффициент Пуассона | 23 °C | 0,29 | Типично для высокоуглеродистых сталей |
| Модуль сдвига (G) | 20 °C | 78 ГПа | |
Тепловые свойства
| Свойство | Температура | Значение | Примечание |
|---|
| Коэффициент линейного ТРН (α) | -100 °C | 10,8 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 20 °C | 11,9 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 100 °C | 12,5 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 200 °C | 13,0 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 300 °C | 13,6 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 400 °C | 14,1 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 500 °C | 14,5 × 10⁻⁶ 1/К | |
| 600 °C | 14,9 × 10⁻⁶ 1/К | |
| Макс. рабочая температура | — | 500 °C | Типично для углеродистых сталей |
| Температура плавления | — | 1289–1478 °C | Типично для высокоуглеродистых сталей |
| Удельная теплоемкость (cₚ) | -100 °C | 423 Дж/(кг·К) | |
| 20 °C | 461 Дж/(кг·К) | |
| 100 °C | 479 Дж/(кг·К) | |
| 200 °C | 499 Дж/(кг·К) | |
| 300 °C | 517 Дж/(кг·К) | |
| 400 °C | 536 Дж/(кг·К) | |
| 500 °C | 558 Дж/(кг·К) | |
| 600 °C | 587 Дж/(кг·К) | |
| Теплопроводность (λ) | 20 °C | 41,7 Вт/(м·К) | |
| 100 °C | 43,4 Вт/(м·К) | |
| 200 °C | 43,2 Вт/(м·К) | |
| 300 °C | 41,4 Вт/(м·К) | |
| 400 °C | 39,1 Вт/(м·К) | |
| 500 °C | 36,7 Вт/(м·К) | |
| 600 °C | 34,1 Вт/(м·К) | |
| Термическая диффузивность (a) | 20 °C | 11,6 мм²/с | |
| 100 °C | 11,3 мм²/с | |
| 200 °C | 10,5 мм²/с | |
| 300 °C | 9,5 мм²/с | |
| 400 °C | 8,3 мм²/с | |
| 500 °C | 7,1 мм²/с | |
| 600 °C | 5,8 мм²/с | |
Электрические свойства
| Свойство | Температура | Значение |
|---|
| Электрическое сопротивление (ρ) | 20 °C | 2,50 × 10⁻⁷ Ом·м |
| 100 °C | 2,95 × 10⁻⁷ Ом·м |
| 200 °C | 3,65 × 10⁻⁷ Ом·м |
| 300 °C | 4,53 × 10⁻⁷ Ом·м |
| 400 °C | 5,56 × 10⁻⁷ Ом·м |
| 500 °C | 6,74 × 10⁻⁷ Ом·м |
| 600 °C | 8,13 × 10⁻⁷ Ом·м |
Химический состав (масс. %, по DIN 17222)
| Элемент | Содержание |
|---|
| Углерод (C) | 0,70–0,80 |
| Кремний (Si) | 0,15–0,35 |
| Марганец (Mn) | 0,60–0,80 |
| Фосфор (P) | ≤ 0,050 |
| Сера (S) | ≤ 0,045 |
Технологические особенности
- Назначение: пружинная лента для экстремально высоких напряжений.
- Толщина: до 2,5 мм.
- Состояние поставки: холоднокатаная + закаленная + отпущенная (+QT).
- Предел упругости (после отпуска 400–420 °C): 1700–1900 МПа — максимально возможный для нелегированных сталей.
- Критические требования: абсолютно чистая поверхность (без декарбуризации, рисок, вмятин), строгий контроль внутренних дефектов (ультразвук), тщательное удаление закалочных напряжений отпуском.
- Ограничения: низкая вязкость, склонность к хрупкому разрушению при концентраторах напряжений, сложная сварка (требует предварительного нагрева и отлета), не для ударных нагрузок.
Применение
Клапанные пружины высокобортных ДВС (авиация, гонки, тяжелые дизели), пружины газотурбинных двигателей, пружины гидравлических клапанов сверхвысокого давления (>100 МПа), торсионы танковой подвески, пружины прессов холодной штамповки толстолистового металла, высокоточные измерительные пружины динамометров. Работа до 300 °C допустима при тщательном контроле расслабления.
Аналоги и соответствия
- ГОСТ: 75, 75А, 80, 80А (качественные)
- EN 10132-4: C75S (1.1248) — холоднокатаная лента для пружин
- SAE/AISI: 1075, 1080
- JIS: S75C, S80C
- ISO: C75E / C75R
Режимы термической обработки (справочно)
| Операция | Температура, °C | Охлаждение | Примечание |
|---|
| Закалка | 780–810 | Масло (только масло!) | Вода дает трещины — высокая закаляемость |
| Отпуск (рабочий для пружин) | 380–430 | Воздух | Оптимум 400–420 °C — макс. упругость |
| Нормализация | 810–840 | Воздух | Перед закалкой |
| Отпуск после сварки (если необходимо) | 600–650 | Воздух | С предварительным нагревом 200–300 °C |
Сравнительная таблица серии DIN 17222 (C55–C75)
| Марка | C, % | Толщина, мм | HV (закал.) | σ_упр. (МПа)* | Применение |
|---|
| C55 | 0,52–0,60 | ≤ 2,0 | 650 | 1300–1500 | Точные пружины приборов, малые нагрузки |
| C60 | 0,57–0,65 | ≤ 2,0 | 670 | 1400–1600 | Автопружины, клапаны, средние нагрузки |
| C67 | 0,65–0,72 | ≤ 2,5 | 680 | 1600–1800 | Тяжелые ДВС, высокие температуры |
| C75 | 0,70–0,80 | ≤ 2,5 | 700 | 1700–1900 | Экстремальные нагрузки, авиация, гонки |
* Предел упругости после закалки + отпуск 400–420 °C, ориентировочные значения для ленты 1–2 мм.
