Platforma Inżynierska
Stal automatowa1.075710087

Stal automatowa 46SPb20 1.0757

46SPb20 to wysokowęglowa stal automatowa z dodatkiem siarki i ołowiu, przeznaczona do produkcji elementów obrabianych skrawaniem, szczególnie na automatach tokarskich i obrabiarkach CNC. Podwyższona zawartość węgla umożliwia uzyskanie większej wytrzymałości niż w przypadku wielu niskowęglowych stali automatowych, natomiast siarka i ołów poprawiają skrawalność. Stal może być stosowana w stanie dostawy lub po ulepszaniu cieplnym, czyli hartowaniu i odpuszczaniu. Ze względu na skład i obecność wtrąceń poprawiających skrawalność nie należy jednak traktować jej jako pełnego zamiennika zwykłej stali C45 w każdym zastosowaniu — szczególnie tam, gdzie istotna jest udarność, ciągliwość poprzeczna lub odporność zmęczeniowa.

Oznaczenia

Ten sam materiał pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.

Oznaczenia
SystemOznaczenie
Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak gatunki opisują huty i dostawcy w Europie.1.0757
ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego.46SPb20
DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji.46SPb20
PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali.45G2≈ odpowiednik przybliżony
AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze.1144Pb
UNSUjednolicony numer amerykański (ASTM/SAE), np. S30400 dla stali 304 — spotykany w normach ASTM i atestach hutniczych.G11440
Nazwa handlowaJak materiał nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie.46SPb20

≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.

Właściwości

Właściwości
WłaściwośćSymbolWartośćŹródło
Gęstośćρ7850 kg/m³10087
Moduł YoungaE210 GPa10087
Liczba Poissonaν0,310087
Twardość BrinellaHB166–242 HB10087
Rozszerzalność cieplnaα11,9 10⁻⁶/K10087
Przewodność cieplnaλ42–49 W/(m·K)10087
Ciepło właściwec460 J/(kg·K)10087
Temperatura topnieniaTm1425–1530 °C10087
Maksymalna temperatura pracyTmax150 °C10087
Rezystywnośćϱ0,16–0,22 µΩ·m10087

Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:

Granica plastyczności
StanGrubośćWartośćŹródło
Stan +QT – hartowana i odpuszczana5–10 mm490 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana10–16 mm490 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana16–40 mm430 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana40–63 mm370 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana63–100 mm370 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno5–10 mm570 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno10–16 mm470 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno16–40 mm400 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno40–63 mm380 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno63–100 mm340 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno5–10 mm595 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno10–16 mm560 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno16–40 mm490 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno40–63 mm490 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno63–100 mm455 MPa10087

Wytrzymałość na rozciąganie zależy od grubości wyrobu:

Wytrzymałość na rozciąganie
StanGrubośćWartośćŹródło
Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona5–10 mm590–800 MPa10087
Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona10–16 mm590–780 MPa10087
Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona16–40 mm590–760 MPa10087
Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona40–63 mm580–730 MPa10087
Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona63–100 mm560–710 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana5–10 mm700–850 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana10–16 mm700–850 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana16–40 mm650–800 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana40–63 mm630–780 MPa10087
Stan +QT – hartowana i odpuszczana63–100 mm630–780 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno5–10 mm740–980 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno10–16 mm690–930 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno16–40 mm640–880 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno40–63 mm610–850 MPa10087
Stan +C – ciągniona na zimno63–100 mm580–820 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno5–10 mm850–1000 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno10–16 mm800–950 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno16–40 mm700–850 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno40–63 mm700–850 MPa10087
Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno63–100 mm650–850 MPa10087

Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.

Skład chemiczny

Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.

Pierwiastek — Zawartość
C
0,42–0,50 %
Si
maks. 0,40 %
Mn
0,70–1,10 %
P
maks. 0,60 %
S
0,15–0,25 %
Pb
0,15–0,35 %
Fe
96,80–97,70 %
C ≈ 0,46 %Mn ≈ 0,9 %S ≈ 0,2 %Pb ≈ 0,25 %Fe ≈ 97,3 %Udziały liczone ze środka dopuszczonego zakresu, a przy „min.” — z gwarantowanego minimum. Pierwiastki podane jako „maks.” nie mają zawartości do pokazania, więc nie ma ich na pasku.

Obróbka cieplna

Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.

Obróbka cieplna
ZabiegTemperaturaOśrodekTwardość
WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać.1000–1250 °C——
KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go.950–1200 °Cpowietrze—
NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem.850–880 °Cpowietrze—
Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica.650–700 °CPowolne chłodzenie w piecu—
Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu.600–640 °Cpowietrze lub olej—
HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący.840–870 °Colej lub woda57–60 HRC
Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających.150–250 °Cpowietrze52–57 HRC
Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających.500–650 °Cpowietrze20–30 HRC
Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź.——20–60 HRC

Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.

Kalkulatory dla tego materiału

Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.

Zastosowania

Elementy toczone i frezowane

tulejki i pierścienie; trzpienie i sworznie; krótkie wałki i elementy osiowe; drobne części maszyn; elementy wykonywane seryjnie na automatach tokarskich

Elementy złączne

śruby i wkręty specjalne; nakrętki; drobne elementy mocujące; części gwintowane produkowane seryjnie

Przemysł maszynowy i motoryzacyjny

elementy mechanizmów o niewielkich lub umiarkowanych wymaganiach dotyczących udarności; części urządzeń i aparatury; elementy, w których istotna jest wysoka wydajność obróbki skrawaniem. Przy doborze do elementów silnie obciążonych dynamicznie, zmęczeniowo lub w kierunku poprzecznym do włókien materiału należy zweryfikować wymagania konstrukcyjne i rozważyć stal o lepszej ciągliwości

Skrawalność

46SPb20 jest stalą przeznaczoną do obróbki skrawaniem. Siarka i ołów sprzyjają łamaniu wióra oraz poprawiają warunki pracy narzędzia, co jest szczególnie korzystne przy produkcji seryjnej.

Typowe operacje:

toczenie zewnętrzne i wewnętrzne;

wiercenie;

gwintowanie;

frezowanie;

wykonywanie małych elementów na automatach tokarskich.

Rzeczywista trwałość narzędzia zależy od stanu materiału, parametrów skrawania, geometrii ostrza, chłodzenia i wymaganej jakości powierzchni. Nie należy zakładać, że stal będzie równie łatwa w obróbce w każdym stanie cieplnym.

Spawalność

Spawalność: zła – zasadniczo niezalecana do typowych konstrukcji spawanych.

Wysoka zawartość węgla utrudnia spawanie, a siarka i ołów dodatkowo komplikują proces. Mogą występować problemy z pękaniem i uzyskaniem wymaganych właściwości złącza.

Jeżeli spawanie jest nieuniknione, konieczne są osobna procedura technologiczna, ocena ryzyka pęknięć i kwalifikacja złącza. Do typowych elementów spawanych lepiej dobrać materiał o odpowiedniej spawalności.

Obróbka plastyczna

Kucie na gorąco: możliwe w odpowiednio dobranym zakresie temperatur.

Walcowanie na gorąco: stosowane w procesie wytwarzania wyrobów hutniczych.

Obróbka na zimno: możliwa w zależności od postaci produktu i wymaganego stopnia odkształcenia; należy uwzględnić spadek plastyczności związany ze składem i stanem materiału.

Stal nie jest pierwszym wyborem do elementów wymagających dużego odkształcenia plastycznego na zimno.

Obróbka cieplna

Nadaję sie do bezpośredniego hartowania i ulepszania cieplnego Hartowanie indukcyjne

Hartowanie indukcyjne może być rozważane dla wybranych elementów, ale wymaga prób technologicznych. Wysoka zawartość węgla umożliwia uzyskanie twardej warstwy, jednak wtrącenia siarczkowe i dodatek ołowiu mogą wpływać na właściwości użytkowe oraz zachowanie materiału przy obciążeniach zmęczeniowych.

Dla części krytycznych należy zweryfikować głębokość warstwy zahartowanej, twardość, pęknięcia oraz trwałość zmęczeniową.

Nawęglanie

Nawęglanie nie jest typowym procesem dla 46SPb20. Gatunek ma już stosunkowo wysoką zawartość węgla, a jego główną zaletą jest skrawalność. Do części wymagających twardej warstwy nawęglonej i ciągliwego rdzenia częściej dobiera się stale przeznaczone do nawęglania.

Azotowanie

Azotowanie nie jest standardowym, typowym zastosowaniem tej stali. Brak specjalnie dobranego składu stopowego ogranicza zasadność traktowania jej jako materiału do uzyskiwania wysokiej twardości azotowanej warstwy. Wymagania dotyczące twardości powierzchniowej należy rozpatrywać wraz z doborem odpowiedniego gatunku.

Odporność na korozję

46SPb20 nie jest stalą nierdzewną. W wilgotnym środowisku i w kontakcie z wodą może korodować, dlatego w razie potrzeby należy zastosować odpowiednią ochronę powierzchniową, np. powłokę lub zabezpieczenie antykorozyjne dobrane do warunków eksploatacji.

Przydatne tablice

Podobne materiały

Szukaj na platformie

Kalkulatory, materiały, pytania z forum i firmy