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.
| System | Oznaczenie |
|---|---|
| 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
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | 10087 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | 10087 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10087 |
| Twardość Brinella | HB | 166–242 HB | 10087 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,9 10⁻⁶/K | 10087 |
| Przewodność cieplna | λ | 42–49 W/(m·K) | 10087 |
| Ciepło właściwe | c | 460 J/(kg·K) | 10087 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1425–1530 °C | 10087 |
| Maksymalna temperatura pracy | Tmax | 150 °C | 10087 |
| Rezystywność | ϱ | 0,16–0,22 µΩ·m | 10087 |
Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:
| Stan | Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 5–10 mm | 490 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 10–16 mm | 490 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 16–40 mm | 430 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 40–63 mm | 370 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 63–100 mm | 370 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 5–10 mm | 570 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 10–16 mm | 470 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 16–40 mm | 400 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 40–63 mm | 380 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 63–100 mm | 340 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 5–10 mm | 595 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 10–16 mm | 560 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 16–40 mm | 490 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 40–63 mm | 490 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 63–100 mm | 455 MPa | 10087 |
Wytrzymałość na rozciąganie zależy od grubości wyrobu:
| Stan | Grubość | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona | 5–10 mm | 590–800 MPa | 10087 |
| Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona | 10–16 mm | 590–780 MPa | 10087 |
| Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona | 16–40 mm | 590–760 MPa | 10087 |
| Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona | 40–63 mm | 580–730 MPa | 10087 |
| Stan +SH – walcowana na gorąco lub walcowana i łuszczona | 63–100 mm | 560–710 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 5–10 mm | 700–850 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 10–16 mm | 700–850 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 16–40 mm | 650–800 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 40–63 mm | 630–780 MPa | 10087 |
| Stan +QT – hartowana i odpuszczana | 63–100 mm | 630–780 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 5–10 mm | 740–980 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 10–16 mm | 690–930 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 16–40 mm | 640–880 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 40–63 mm | 610–850 MPa | 10087 |
| Stan +C – ciągniona na zimno | 63–100 mm | 580–820 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 5–10 mm | 850–1000 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 10–16 mm | 800–950 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 16–40 mm | 700–850 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 40–63 mm | 700–850 MPa | 10087 |
| Stan +QT+C – hartowana i odpuszczana, następnie ciągniona na zimno | 63–100 mm | 650–850 MPa | 10087 |
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 %
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.
| Zabieg | Temperatura | Ośrodek | Twardość |
|---|---|---|---|
| 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 °C | powietrze | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | 850–880 °C | powietrze | — |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 650–700 °C | Powolne chłodzenie w piecu | — |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 600–640 °C | powietrze lub olej | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 840–870 °C | olej lub woda | 57–60 HRC |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–250 °C | powietrze | 52–57 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 500–650 °C | powietrze | 20–30 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
Gwinty metryczne
Skok, średnica otworu pod gwint, otwór przelotowy i klucz dla gwintów M1–M64, zwykłych i drobnozwojnych.
Przelicznik twardości
Przeliczenie HRC, HV, HB i HRB oraz orientacyjna wytrzymałość Rm dla stali niestopowych i niskostopowych.
Prędkości skrawania Vc
Zalecane Vc dla materiału i narzędzia, osobno dla toczenia, frezowania i wiercenia. Każda komórka liczy obroty.