Сталь EN 10250-2 C55E: Нормализованная и отпущенная для деталей с поверхностным упрочнением
Сталь C55E — высокоуглеродистая конструкционная сталь (0,52–0,60% C) для изготовления крупногабаритных деталей, подвергающихся поверхностному закалке (цементации, высокочастотной закалке, азонированию). После нормализации и отпуска обладает высокой прочностью сердечвины и обеспечивает высокую твердость наплавленного/закаленного слоя (55–62 HRC). Применяется в двигателестроении, автопроме и машиностроении: зубчатые колеса, винты, валы, шпиндели, гайки ведущих винтов.
Химический состав (масс. %)
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,52 – 0,60 |
| Кремний (Si) | ≤ 0,40 |
| Марганец (Mn) | 0,60 – 0,90 |
| Фосфор (P) | ≤ 0,035 |
| Сера (S) | ≤ 0,035 |
| Хром (Cr) | ≤ 0,40 |
| Молибден (Mo) | ≤ 0,10 |
| Никель (Ni) | ≤ 0,40 |
Механические свойства (после нормализации + отпуска, +N/+QT)
| Показатель | Температура, °C | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Предел прочности Rm | 20 | 590 – 640 МПа | продольное |
| Предел прочности Rm (попереч.) | 20 | 590 – 620 МПа | |
| Предел текучести Rp0,2 | 20 | 250 – 330 МПа | продольное |
| Предел текучести Rp0,2 (попереч.) | 20 | 250 – 300 МПа | |
| Относительное удлинение A | 20 | 11 – 12 % | продольное |
| Относительное удлинение A (попереч.) | 20 | 8 – 9 % | |
| Модуль Юнга E | -100 | 217 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 20 | 212 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 100 | 207 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 200 | 199 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 300 | 192 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 400 | 184 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 500 | 175 ГПа | |
| Модуль Юнга E | 600 | 164 ГПа | |
| Коэффициент Пуассона ν | 23 | 0,29 | типично для среднеуглеродистых сталей |
| Модуль сдвига G | 23 | 75 – 80 ГПа | типично для углеродистых сталей |
Физические свойства
Тепловые свойства
| Свойство | Температура, °C | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|
| Плотность | 20 | 7,80 г/см³ | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | -100 | 1,08·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 20 | 1,19·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 100 | 1,25·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 200 | 1,30·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 300 | 1,36·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 400 | 1,41·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 500 | 1,45·10⁻⁵ 1/К | |
| Коэффициент линейного теплового расширения α | 600 | 1,49·10⁻⁵ 1/К | |
| Удельная теплоемкость cp | -100 | 423 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 20 | 461 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 100 | 479 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 200 | 499 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 300 | 517 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 400 | 536 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 500 | 558 Дж/(кг·К) | |
| Удельная теплоемкость cp | 600 | 587 Дж/(кг·К) | |
| Теплопроводность λ | 20 | 41,7 Вт/(м·К) | |
| Теплопроводность λ | 100 | 43,4 Вт/(м·К) | |
| Теплопроводность λ | 200 | 43,2 Вт/(м·К) | |
| Теплопроводность λ | 300 | 41,4 Вт/(м·К) | |
| Теплопроводность λ | 400 | 39,1 Вт/(м·К) | |
| Теплопроводность λ | 500 | 36,7 Вт/(м·К) | |
| Теплопроводность λ | 600 | 34,1 Вт/(м·К) | |
| Температуропроводность a | 20 | 11,6 мм²/с | |
| Температуропроводность a | 100 | 11,3 мм²/с | |
| Температуропроводность a | 200 | 10,5 мм²/с | |
| Температуропроводность a | 300 | 9,5 мм²/с | |
| Температуропроводность a | 400 | 8,3 мм²/с | |
| Температуропроводность a | 500 | 7,1 мм²/с | |
| Температуропроводность a | 600 | 5,8 мм²/с | |
| Макс. рабочая температура | — | 500 °C | типично для углеродистых сталей |
| Температура плавления | — | 1380 – 1514 °C | типично для среднеуглеродистых сталей |
Электрические свойства
| Свойство | Температура, °C | Значение |
|---|---|---|
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 20 | 2,50·10⁻⁷ Ω·м |
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 100 | 2,95·10⁻⁷ Ω·м |
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 200 | 3,65·10⁻⁷ Ω·м |
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 300 | 4,53·10⁻⁷ Ω·м |
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 400 | 5,56·10⁻⁷ Ω·м |
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 500 | 6,74·10⁻⁷ Ω·м |
| Удельное электрическое сопротивление ρ | 600 | 8,13·10⁻⁷ Ω·м |
Тепловая обработка
- Нормализация: 810 – 840 °C, охлаждение в воздухе.
- Отпуск: 550 – 660 °C, выдержка 1–2 ч/25 мм.
- Поверхностное упрочнение:
- Цементация: 900–930 °C, глубина 0,8–1,5 мм, затем закалка 780–820 °C + отпуск 150–200 °C.
- ВЧ-закалка: нагрев до 850–900 °C индуктором, закалка водой/эмульсией, отпуск 150–200 °C. Твердость 55–62 HRC.
- Азонирование: 500–550 °C, 20–60 ч, без закалки. Твердость 400–550 HV.
Применение и аналоги
Аналоги: DIN 1.1203 (C55E), AISI/SAE 1055, JIS S55C, ГОСТ 55. Основные изделия: зубчатые колеса (после цементации/ВЧ-закалки), ведущие винты, валы кривошипные, шпиндели станков, гайки шарикоподшипников. Высокое содержание углерода обеспечивает высокую износостойкость поверхности после упрочнения.
Сварка
Сварка сложная из-за высокого углеродного эквивалента (Ceq ≈ 0,65–0,75%). Требуется:
- Предварительный нагрев 300–400 °C.
- Межпроходная температура ≤ 350 °C.
- Послеварное отпускание 600–650 °C (обязательно).
- Электроды/проволока основного типа с низким водородом (H < 5 мл/100 г).
- Рекомендуется наплавка буферным слоем аустенитного типа при ремонте.
Обрабатываемость резанием
В нормализованном состоянии — удовлетворительная (твердость 180–220 HBW). Рекомендуются твердосплавные инструменты с покрытием (TiAlN, AlTiN), режимы резания: Vc = 120–180 м/мин, f = 0,15–0,30 мм/об.
Сталь EN 10250-2 C45E: Нормализованная (+N) — спецификации и применение
Сталь EN 10250-2 Grade C55E: Высокопрочный закаленный и отпущенный сплав для тяжелых условий эксплуатации
Металл
- EN 10222-3 Grade 12Ni14 — Нормализованный и отпущенный никелевый сплав для криогенных применений
- EN 10222-3 Grade 13MnNi6-3 — Нормализованный и отпущенный криогенный сплав для сосудов под давлением
- EN 10250-2 Сталь C30 – Нормализованная и отпущенная (+NT) для высокой вязкости
- EN 10250-2 Сталь C40 – Нормализованная и отпущенная (NT) – Свойства и применение
- EN 10250-2 Сталь C50 – Нормализованная и отпущенная сталь высокой прочности и износостойкости
- EN 10222-2 X10CrMoVNb9-1: Нормализованная и отпущенная жаропрочная нержавейка для сосудов под давлением
- Сталь EN 10269 X12Ni5: Нормализованная и отпущенная (+NT) никелистая сталь для криогенных температур до -150 °C
- Сталь 10CrMo9-10 по EN 10273: Нормализованная и отпущенная (NT) для высокотемпературных котлов
- Сталь 13CrMo4-5 по EN 10273: Нормализованная и отпущенная высокотемпературная сталь
- Сталь 28Mn6 по EN 10250-2: Нормализованная и отпущенная сталь для высоконагруженных применений