Главная  >  Справочник  >  Сталь конструкционная углеродистая качественная ст55

Сталь конструкционная углеродистая качественная марки 55: описание, свойства и применение

Сталь 55 – это конструкционная углеродистая качественная сталь, широко применяемая в машиностроении и других отраслях промышленности благодаря своей прочности, износостойкости и хорошей обрабатываемости. Она относится к среднеуглеродистым сталям, что обеспечивает оптимальное сочетание твердости и пластичности. Рассмотрим подробнее её свойства, состав, характеристики и применение.

 

Основные характеристики и свойства:

• Высокая прочность и твердость: Сталь 55 обладает повышенной прочностью по сравнению с низкоуглеродистыми сталями, что позволяет использовать ее в деталях, подверженных значительным нагрузкам и износу. После термообработки, такой как закалка и отпуск, твердость стали значительно возрастает.
• Хорошая обрабатываемость: Сталь 55 хорошо поддается механической обработке, такой как точение, фрезерование, сверление и шлифование. Это упрощает изготовление деталей сложной формы и снижает затраты на производство.
• Износостойкость: Благодаря повышенному содержанию углерода, сталь 55 обладает хорошей износостойкостью, что делает её подходящей для деталей, работающих в условиях трения и абразивного износа.
• Умеренная свариваемость: Свариваемость стали 55 ограничена из-за высокого содержания углерода. Для получения качественных сварных соединений требуется предварительный подогрев, использование специальных электродов и последующая термообработка.
• Относительно невысокая стоимость: Сталь 55 является относительно недорогим материалом, что делает её экономически выгодным решением для многих промышленных применений.
• Склонность к отпускной хрупкости: Необходимо учитывать склонность к отпускной хрупкости, особенно при отпуске в диапазоне температур, провоцирующих это явление. Необходимо выбирать оптимальные режимы термообработки.

Расшифровка обозначения стали 55:

• 55 - указывает на содержание углерода в сотых долях процента. В данном случае, содержание углерода составляет примерно 0.55%. Отклонение от этого значения допускается в пределах, установленных соответствующим стандартом.

 

Химический состав стали 55 (в % по массе):

Элемент	Минимальное значение	Максимальное значение
Углерод (C)	0.52	0.60
Марганец (Mn)	0.50	0.80
Кремний (Si)	0.17	0.37
Фосфор (P)	-	0.035
Сера (S)	-	0.040
Хром (Cr)	-	0.25
Никель (Ni)	-	0.25
Медь (Cu)	-	0.30
Мышьяк (As)	-	0.08
Кислород (O)	-	0.012

 

Механические свойства стали 55 (при комнатной температуре):

Механические свойства стали 55 зависят от состояния поставки (горячекатаный, нормализованный, закаленный и отпущенный) и размеров заготовки. Приведенные ниже значения являются ориентировочными и могут отличаться в зависимости от конкретных условий.

Свойство	Обозначение	Единица измерения	Значение (ориентировочное)	Состояние поставки
Предел прочности при растяжении	σв	МПа	690-830	Горячекатаный
Предел текучести	σт	МПа	410-480	Горячекатаный
Относительное удлинение	δ5	%	14-18	Горячекатаный
Относительное сужение	ψ	%	40-45	Горячекатаный
Твердость по Бринеллю	HB	-	207-241	Горячекатаный
Предел прочности при растяжении	σв	МПа	800-1000	Закалка и отпуск
Предел текучести	σт	МПа	600-800	Закалка и отпуск
Относительное удлинение	δ5	%	10-15	Закалка и отпуск
Относительное сужение	ψ	%	30-40	Закалка и отпуск
Ударная вязкость	KCU	Дж/см2	40-60	Закалка и отпуск

 

Расшифровка обозначений механических свойств:

• σв (Предел прочности при растяжении): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать перед разрушением при растяжении. Измеряется в мегапаскалях (МПа).
• σт (Предел текучести): Напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться (то есть деформация становится необратимой). Измеряется в мегапаскалях (МПа).
• δ5 (Относительное удлинение): Процентное увеличение длины образца после разрыва по отношению к его исходной длине. Характеризует пластичность материала.
• ψ (Относительное сужение): Процентное уменьшение площади поперечного сечения образца в месте разрыва по отношению к его исходной площади. Также характеризует пластичность материала.
• HB (Твердость по Бринеллю): Мера твердости материала, определяемая вдавливанием стального шарика в поверхность материала с определенной нагрузкой.
• KCU (Ударная вязкость): Способность материала сопротивляться хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Измеряется в джоулях на квадратный сантиметр (Дж/см2).

 

Физические свойства стали 55:

Свойство	Единица измерения	Значение (ориентировочное)
Плотность	кг/м3	7850
Модуль упругости	ГПа	205-210
Коэффициент линейного теплового расширения (20-100°C)	1/°C	11.8 x 10^-6
Теплопроводность	Вт/(м·°C)	46-50
Удельная теплоемкость	Дж/(кг·°C)	480-500
Электрическое сопротивление	Ом·мм²/м	0.18-0.22

Расшифровка обозначений физических свойств:

• Плотность: Масса материала в единице объема.
• Модуль упругости (Модуль Юнга): Мера жесткости материала, характеризующая его способность сопротивляться упругой деформации.
• Коэффициент линейного теплового расширения: Изменение линейных размеров материала при изменении температуры на один градус.
• Теплопроводность: Способность материала проводить тепло.
• Удельная теплоемкость: Количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы материала на один градус.
• Электрическое сопротивление: Способность материала сопротивляться прохождению электрического тока.

 

Сферы применения стали 55:

Сталь 55 находит широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления деталей, требующих высокой прочности, износостойкости и упругих свойств. Вот некоторые примеры:

• Машиностроение:
  • Зубчатые колеса и шестерни.
  • Валы и оси.
  • Пружины и рессоры.
  • Кулачки и толкатели.
  • Шпиндели.
  • Детали сцепления.
  • Крепежные элементы (болты, винты, шпильки).
• Транспортное машиностроение:
  • Детали подвески автомобилей и железнодорожного транспорта.
  • Элементы тормозных систем.
  • Детали двигателей внутреннего сгорания.
• Сельскохозяйственное машиностроение:
  • Детали почвообрабатывающих машин.
  • Элементы жаток и комбайнов.
• Инструментальное производство:
  • Некоторые виды режущего инструмента (после соответствующей термообработки).
  • Измерительный инструмент.
• Производство подшипников:
  • Кольца подшипников (после цементации и закалки).
• Другие отрасли:
  • Изготовление штампов и пресс-форм.
  • Производство деталей для строительной техники.
  • Элементы конвейерных систем.

 

Виды металлопроката из стали 55:

Сталь 55 поставляется в различных видах металлопроката, что позволяет использовать ее для изготовления широкого спектра деталей и конструкций. Основные виды металлопроката:

• Круг: Используется для изготовления валов, осей, шпинделей, болтов и других деталей вращения.
• Полоса: Применяется для изготовления пружин, рессор, ножей и других плоских деталей.
• Квадрат: Используется в строительстве, машиностроении и других отраслях для изготовления различных конструкций и деталей.
• Лист: Применяется для изготовления корпусов, емкостей, обшивок и других листовых деталей.
• Проволока: Используется для изготовления пружин, сеток, канатов и других изделий.
• Поковки и штамповки: Используются для изготовления деталей сложной формы с повышенными механическими свойствами.

 

ГОСТы, регламентирующие сталь 55 и металлопрокат из нее:

• ГОСТ 1050-2013 (Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия): Этот ГОСТ является основным нормативным документом, определяющим технические требования к стали 55, включая химический состав, механические свойства, качество поверхности и другие параметры.
• ГОСТ 2590-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент): Регламентирует сортамент круглого проката из стали 55.
• ГОСТ 2591-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный квадратный. Сортамент): Регламентирует сортамент квадратного проката из стали 55.
• ГОСТ 103-2006 (Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент): Регламентирует сортамент полосового проката из стали 55.
• ГОСТ 4405-75 (Полосы горячекатаные и кованые из инструментальной стали. Сортамент): Может применяться для полос из стали 55, используемых для изготовления инструмента.
• ГОСТ 14959-2016 (Сталь инструментальная углеродистая. Технические условия): Хотя данный ГОСТ относится к инструментальным сталям, в некоторых случаях сталь 55 может соответствовать требованиям к углеродистой инструментальной стали, особенно после соответствующей термообработки.
• ГОСТ 7417-75 (Сталь калиброванная круглая. Сортамент): Регламентирует сортамент калиброванного круглого проката из стали 55.
• ГОСТ 8559-75 (Сталь калиброванная квадратная. Сортамент): Регламентирует сортамент калиброванного квадратного проката из стали 55.
• ГОСТ 10702-2016 (Прокат сортовой из конструкционной и инструментальной нелегированной и легированной стали для машиностроения. Общие технические условия): Общие технические условия для сортового проката, включая сталь 55.
• ГОСТ 14637-89 (Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия): Несмотря на то, что сталь 55 является качественной сталью, данный ГОСТ может применяться при изготовлении толстолистового проката из стали, близкой по составу и свойствам к стали 55.
• ГОСТ 1577-93 (Прокат толстолистовой и широкополосный из конструкционной качественной стали. Технические условия): Может регламентировать производство толстолистового проката из стали 55.

Важно отметить: При выборе конкретного стандарта необходимо учитывать требования к конечному изделию и условия его эксплуатации.

 

Операции в цехах, производимые с использованием материалов из стали 55:

Сталь 55 используется в различных производственных процессах, включая:

• Механическая обработка:
  • Точение: Изготовление деталей вращения на токарных станках (валы, оси, шпиндели).
  • Фрезерование: Обработка плоских и фасонных поверхностей на фрезерных станках (корпуса, шестерни).
  • Сверление: Создание отверстий в деталях.
  • Шлифование: Финишная обработка поверхностей для достижения высокой точности и гладкости.
  • Растачивание: Увеличение диаметра отверстий.
  • Нарезание резьбы: Формирование резьбовых соединений (болты, винты, гайки).
• Термическая обработка:
  • Закалка: Нагрев стали до определенной температуры с последующим быстрым охлаждением для повышения твердости и прочности.
  • Отпуск: Нагрев закаленной стали до более низкой температуры для снятия внутренних напряжений и повышения пластичности.
  • Нормализация: Нагрев стали до определенной температуры с последующим охлаждением на воздухе для улучшения структуры и механических свойств.
  • Цементация: Насыщение поверхностного слоя стали углеродом для повышения твердости и износостойкости. (применяется для деталей, требующих высокой поверхностной твердости и износостойкости, например, зубчатые колеса)
  • Отжиг: Нагрев стали до определенной температуры с последующим медленным охлаждением для снижения твердости и улучшения обрабатываемости.
• Сварочные работы:
  • Дуговая сварка: Соединение деталей из стали 55 с использованием электрической дуги. (требуется предварительный подогрев и специальные электроды).
  • Газовая сварка: Соединение деталей с использованием газовой горелки.
• Кузнечно-прессовое производство:
  • Ковка: Изменение формы заготовки путем нагрева и ударного воздействия.
  • Штамповка: Изготовление деталей сложной формы с использованием штампов.
• Литейное производство:
  • Изготовление отливок: Несмотря на то, что сталь 55 чаще используется для изготовления деталей путем механической обработки и ковки, в некоторых случаях возможно изготовление отливок из этой стали.

При выполнении всех этих операций необходимо соблюдать технологические режимы и требования безопасности для обеспечения качества и надежности изготавливаемых деталей и конструкций.

 

Сталь 55 является универсальным и востребованным материалом, обладающим широким спектром применений в различных отраслях промышленности. Ее прочность, износостойкость и хорошая обрабатываемость делают ее отличным выбором для изготовления деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и износа. Правильный выбор режима термообработки и технологии обработки позволяет максимально реализовать потенциал этой стали и получить детали с требуемыми характеристиками.