Stal węglowa C22 1.0402
C22 (1.0402) to niestopowa stal konstrukcyjna o niskiej zawartości węgla, przeznaczona przede wszystkim do wykonywania elementów maszyn, części konstrukcyjnych oraz wyrobów poddawanych obróbce plastycznej i skrawaniem. Dzięki niewielkiej zawartości węgla charakteryzuje się dobrą ciągliwością, podatnością na formowanie oraz bardzo dobrą spawalnością. Zawartość węgla wynosząca około 0,17–0,24% sprawia, że stal C22 jest stosunkowo miękka w stanie dostawy i łatwa w obróbce mechanicznej. Jednocześnie niewielka ilość dodatków stopowych powoduje, że jej właściwości mechaniczne są niższe niż w przypadku stali takich jak C45 czy 42CrMo4. C22 może być poddawana obróbce cieplnej, jednak ze względu na niską zawartość węgla nie jest przeznaczona do uzyskiwania bardzo wysokiej twardości poprzez klasyczne hartowanie całego przekroju. Znacznie lepsze rezultaty można uzyskać przy zastosowaniu nawęglania, które pozwala uzyskać twardą i odporną na zużycie warstwę powierzchniową przy zachowaniu ciągliwego rdzenia.
Oznaczenia
Ta sama stal 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 stal opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.0402 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | C22 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | C22 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 20≈ odpowiednik przybliżony |
| Nazwa handlowaJak stal nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | C20 C22E |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | 10083 |
| Granica plastyczności | Re | 210 MPa | 10083 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 410 MPa | 10083 |
| Moduł Younga | E | 200 GPa | 10083 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10083 |
| Twardość Brinella | HB | 150–190 HB | 10083 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 12 10⁻⁶/K | 10083 |
| Przewodność cieplna | λ | 50 W/(m·K) | 10083 |
| Ciepło właściwe | c | 470 J/(kg·K) | 10083 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1420–1460 °C | 10083 |
| Rezystywność | ϱ | 0,14–0,17 µΩ·m | 10083 |
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
- 0,17–0,23 %
- Si
- 0,10–0,40 %
- Mn
- 0,30–0,60 %
- P
- maks. 0,035 %
- S
- maks. 0,035 %
- Cr
- maks. 0,30 %
- Ni
- maks. 0,30 %
- Cu
- maks. 0,30 %
- Mo
- maks. 0,10 %
- Fe
- 98,10–99,20 %
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 |
|---|---|---|---|
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 860–900 °C | Woda, Woda z specjalnymi solami | 40–45 HRC |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 650–700 °C | — | 120–170 HB |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 500–650 °C | — | 130–190 HB |
| OdpuszczanieWyższa temperatura to niższa twardość i większa ciągliwość. Zakres zbiorczy, gdy karta gatunku nie dzieli odpuszczania na niskie i wysokie. | 500–650 °C | — | 150–220 HRC |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 58–62 HRCUzyskana po wcześniejszym nawęglaniu stali i na zewnętrznej wartstwie |
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
Przemysł maszynowy
Wały, osie i czopy,Korbowody i tuleje,Piasty i łączniki, Śruby, sworznie, nity i kliny
Budownictwo i przemysł
Narzędzia ręczne, Mało obciążone elementy konstrukcyjne
Skrawalność
C22 charakteryzuje się dobrą skrawalnością, szczególnie w stanie wyżarzonym lub normalizowanym. Niewielka zawartość węgla powoduje stosunkowo niską twardość materiału, dzięki czemu jego toczenie, frezowanie i wiercenie nie wymagają tak dużych sił skrawania jak w przypadku twardszych stali konstrukcyjnych.
Materiał dobrze nadaje się do wykonywania wałków, tulei, trzpieni, sworzni, elementów złącznych oraz innych części obrabianych mechanicznie.
W porównaniu ze stalami automatowymi, takimi jak 11SMn30 czy 1.4104, C22 nie zapewnia jednak tak dobrego łamania wióra. Przy niektórych parametrach obróbki mogą powstawać dłuższe wióry, dlatego odpowiedni dobór geometrii narzędzia i parametrów skrawania ma większe znaczenie.
Obróbka cieplna
C22 może być poddawana różnym procesom obróbki cieplnej, jednak jej niska zawartość węgla ogranicza możliwość uzyskania wysokiej twardości podczas klasycznego hartowania. Po zahartowaniu stal może uzyskać zwiększoną twardość, ale efekt jest znacznie słabszy niż w przypadku stali średnio- i wysokowęglowych, takich jak C45.
Bardzo dobrym rozwiązaniem dla tego gatunku jest nawęglanie. Proces ten zwiększa zawartość węgla w warstwie powierzchniowej, a następnie umożliwia jej zahartowanie. W efekcie można uzyskać twardą i odporną na zużycie warstwę zewnętrzną przy zachowaniu ciągliwego i odpornego na obciążenia udarowe rdzenia.
C22 może być również poddawana wyżarzaniu normalizującemu, zmiękczającemu lub odprężającemu, zależnie od wymaganych właściwości materiału.
Spawalność
Stal C22 charakteryzuje się bardzo dobrą spawalnością, co wynika przede wszystkim z jej niskiej zawartości węgla i braku znacznych ilości dodatków stopowych. Materiał można spawać typowymi metodami, takimi jak TIG, MIG/MAG oraz MMA, bez konieczności stosowania skomplikowanych zabiegów cieplnych w przypadku elementów o typowych wymiarach.
Niska zawartość węgla ogranicza ryzyko powstawania twardych i kruchych struktur w strefie wpływu ciepła oraz zmniejsza podatność na pękanie. Dzięki temu C22 jest często stosowana do wykonywania konstrukcji spawanych, elementów maszyn, uchwytów, wsporników oraz części łączonych trwale.
Obróbka plastyczna
Dzięki niskiej zawartości węgla C22 charakteryzuje się dobrą plastycznością i ciągliwością. Materiał dobrze znosi odkształcenia bez pękania, dlatego może być poddawany zarówno obróbce plastycznej na zimno, jak i na gorąco.
Stal może być stosowana między innymi do gięcia, walcowania, tłoczenia, kucia oraz innych procesów kształtowania plastycznego. Jej właściwości są szczególnie korzystne w przypadku elementów wymagających znacznych odkształceń podczas produkcji.