Stal węglowa C55 1.0535
C55 (1.0535) to niestopowa stal konstrukcyjna o podwyższonej zawartości węgla, stosowana do wykonywania elementów maszyn wymagających większej wytrzymałości, twardości i odporności na zużycie niż w przypadku stali niskowęglowych. Dzięki zawartości około 0,52–0,60% węgla dobrze reaguje na obróbkę cieplną, szczególnie hartowanie i odpuszczanie. W stanie dostawy C55 charakteryzuje się stosunkowo dobrymi właściwościami mechanicznymi i może być obrabiana skrawaniem. Po odpowiednio dobranej obróbce cieplnej możliwe jest znaczne zwiększenie jej twardości oraz wytrzymałości. Z tego względu materiał znajduje zastosowanie przede wszystkim w elementach maszyn narażonych na obciążenia mechaniczne i zużycie. W porównaniu ze stalami C22, C35 i C45 C55 zapewnia większą możliwość uzyskania wysokiej twardości, ale jednocześnie ma gorszą spawalność i mniejszą plastyczność. Przy większych przekrojach należy również uwzględnić ograniczoną hartowność typową dla niestopowych stali węglowych. C55 może być stosowana między innymi do produkcji wałków, osi, sworzni, trzpieni, kół, elementów maszyn, części odpornych na ścieranie oraz elementów poddawanych hartowaniu i odpuszczaniu.
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. | 1.0535 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | C55 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | C55 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 55≈ odpowiednik przybliżony |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 1055 |
| Nazwa handlowaJak stal nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | C55 |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7850 kg/m³ | 10083-2 |
| Granica plastyczności | Re | 300 MPa | 10083-2 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 620 MPa | 10083-2 |
| Moduł Younga | E | 210 GPa | 10083-2 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10083-2 |
| Twardość Brinella | HB | 229 HB | 10083-2 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 11,1 10⁻⁶/K | 10083-2 |
| Przewodność cieplna | λ | 40–50 W/(m·K) | 10083-2 |
| Ciepło właściwe | c | 479 J/(kg·K) | 10083-2 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1410–1460 °C | 10083-2 |
| Rezystywność | ϱ | 0,11–0,16 µΩ·m | 10083-2 |
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
- 0,52–0,60 %
- Mn
- 0,60–0,90 %
- Si
- maks. 0,40 %
- P
- maks. 0,045 %
- S
- maks. 0,045 %
- Cr
- maks. 0,40 %
- Ni
- maks. 0,40 %
- Mo
- maks. 0,10 %
- Fe
- 97,10–98,90 %
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. | 810–850 °C | Woda, Olej | 55–60 HRC |
| OdpuszczanieWyższa temperatura to niższa twardość i większa ciągliwość. Zakres zbiorczy, gdy karta gatunku nie dzieli odpuszczania na niskie i wysokie. | 550–660 °C | — | 25–35 HRCzmniejsza naprężenia i zwiększa odporność na pękanie |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 650–700 °C | — | 170–215 HV |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 550–650 °C | — | 170–240 HV |
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
Części maszyn
Wały, osie, wrzeciona, czopy, mimośrody
Elementy napędu
Koła zębate w stanie niehartowanym lub po hartowaniu, wieńce zębate i walce
Motoryzacja i przemysł
Resory, sprężyny, amortyzatory o niskim naprężeniu oraz sprzęgła
Spawalność
C55 zawiera około 0,52–0,60% węgla, dlatego jej spawalność jest wyraźnie gorsza niż C35 i C45. Podczas spawania występuje duże ryzyko powstawania twardych struktur martenzytycznych w strefie wpływu ciepła oraz pęknięć zimnych.
Spawanie powinno być wykonywane z odpowiednim podgrzewaniem wstępnym, kontrolą temperatury międzyściegowej oraz kontrolowanym chłodzeniem. W przypadku elementów wymagających wysokiej niezawodności należy unikać spawania, jeżeli konstrukcja może zostać wykonana w inny sposób.
Obróbka cieplna
C55 bardzo dobrze nadaje się do hartowania i odpuszczania. Wyższa zawartość węgla pozwala uzyskać większą twardość niż w przypadku C35 i C45.
Stal może być poddawana:
wyżarzaniu zmiękczającemu, wyżarzaniu odprężającemu, normalizowaniu, hartowaniu, odpuszczaniu, ulepszaniu cieplnemu.
Hartowanie umożliwia uzyskanie wysokiej twardości powierzchniowej, jednak przy większych przekrojach należy uwzględnić ograniczoną hartowność stali niestopowej.
Plastyczność
Wzrost zawartości węgla powoduje zmniejszenie plastyczności w porównaniu z C35 i C45. C55 dobrze nadaje się do kucia i walcowania na gorąco, natomiast intensywna obróbka plastyczna na zimno jest bardziej ograniczona.
W stanie zahartowanym materiał staje się twardy i kruchy, dlatego nie powinien być poddawany znacznym odkształceniom.
Obróbka skrawaniem
C55 można obrabiać poprzez toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie i gwintowanie. Najlepszą skrawalność uzyskuje się w stanie wyżarzonym lub normalizowanym.
W porównaniu z C45 większa twardość i wytrzymałość powodują zwiększenie sił skrawania. Po zahartowaniu konwencjonalna obróbka staje się znacznie trudniejsza i może wymagać narzędzi z węglików spiekanych lub innych narzędzi przeznaczonych do materiałów hartowanych.