Сталь 60С2А – расшифровка марки, химический состав, особенности обработки

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.

Химический состав, % (ГОСТ 14959-79)

Химический состав, % (ГОСТ 14959-2016)

Заменители и аналоги стали 60С2А

Аналогами называют идентичные по химическому составу сплавы, произведенные в других странах и маркированные в соответствии с иностранными стандартами. Заменители – это любые сплавы, обладающие похожими свойствами в достаточной степени, чтобы ими можно было заменить основную марку. Отечественными заменителями стали 60С2А являются марки 60С2Н2А, 60С2Г, 50ХФА.

Иностранные аналоги:

Вид поставки

Сталь 60С2А поставляется в виде сортового, в том числе фасонного проката. Полосы, калиброванный пруток, серебрянка, поковки и заготовки. Реже встречается листовой прокат данной марки стали.

Характеристики и применение

Сталь 60С2А не склонна к отпускной хрупкости и нечувствительна к флокенам. Эту сталь называют рессорно-пружинной, что указывает на ее предпочтительное применение – изготовление тяжело нагруженных пружин, колец, фрикционных дисков, валов, шайб. Максимальная температура нагрева стали 60С2А – 250С. Сплав может применяться при повышенной влажности благодаря наличию кремния в составе, но это не делает его нержавеющим. 60С2А является улучшаемым сплавом. Показатели упругости, прочности, устойчивости к динамическим переменным нагрузкам повышаются после термообработки. Для улучшения свойств, сталь подвергается трем видам термической обработки – отжигу, закалке и отпуску. Рекомендуемая термическая обработка:

• 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/мм²).

Сталь 60С2А не применяется для изготовления сварных конструкций, т.к. создать прочное сварное соединение не представляется возможным.

Условия применения

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

*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)

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)

Температура критических точек, °С

Рекомендуемые режимы обработки рессор из стали 60С2А

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

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

Механические свойства

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

ПРИМЕЧАНИЕ:

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;
   • закалки — ±50 °С;

Механические свойства стали различных плавок

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

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

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

Механические свойства при повышенных температурах

Предел выносливости

Ударная вязкость KCU

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 — K_vтв.спл= 0,70 и K_vб.ст = 0,27 в горячекатаном состоянии при НВ 270-320 σ_в = 1080 МПа.
• Флокеночувствительность — не чувствительна.
• Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Прокаливаемость (ГОСТ 14959-2016)

Критический диаметр d

Плотность ρ_п кг/см³ при температуре испытаний, °С

Коэффициент линейного расширения α*10⁶, К^-1

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Удельная теплоемкость c, Дж/(кг*К)

Физические свойства