Стальной квадрат 60С2Н2А: конструкционная пружинная сталь для нагруженных узлов
Стальной квадрат 60С2Н2А — горячекатаный профиль квадратного сечения, изготовленный из конструкционной пружинной стали марки 60С2Н2А по ГОСТ 2591 и ГОСТ 14959. Марка относится к кремний-никелевым пружинным сталям, легированным никелем, и применяется там, где требуется сочетание высокой упругости, прокаливаемости и сопротивления релаксации напряжений при знакопеременных нагрузках. Квадрат поставляется в термически обработанном или горячекатаном состоянии с последующей закалкой и средним отпуском у потребителя.
Химический состав и механические свойства
Марка 60С2Н2А содержит углерод в пределах 0,56–0,64 %, кремний 1,40–1,80 %, никель 1,40–1,80 %, марганец 0,40–0,70 %. Ограничены фосфор (не более 0,025 %) и сера (не более 0,025 %), что соответствует категории качественной стали. Никель повышает прокаливаемость и вязкость, кремний увеличивает предел упругости и сопротивление малым пластическим деформациям.
После закалки с 860–880 C в масле и отпуска при 420–480 C достигаются следующие характеристики:
- предел прочности — 1600–1900 МПа;
- предел текучести — не менее 1400 МПа;
- относительное удлинение — 6–9 %;
- ударная вязкость KCU — 25–40 Дж/см;
- твёрдость после отпуска — 42–48 HRC.
Сортамент и геометрические параметры
Квадрат выпускается со стороной от 10 до 100 мм. Для размеров свыше 100 мм применяется изготовление под заказ. Стандартные длины — 2–6 м, немерные и кратные мерной длине. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины. Предельные отклонения по стороне квадрата соответствуют обычной или повышенной точности прокатки.
| Сторона квадрата, мм | Предельное отклонение, мм | Масса 1 м, кг | Марка стали | Состояние поставки |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 0,4 | 3,14 | 60С2Н2А | горячекатаный |
| 30 | 0,5 | 7,07 | 60С2Н2А | термообработанный |
| 40 | 0,6 | 12,56 | 60С2Н2А | горячекатаный |
| 50 | 0,8 | 19,63 | 60С2Н2А | термообработанный |
| 60 | 1,0 | 28,26 | 60С2Н2А | горячекатаный |
Технологические особенности обработки
Квадрат 60С2Н2А подвергается механической обработке в отожжённом состоянии (твёрдость 217–255 HB). Обрабатываемость резанием удовлетворительная. Свариваемость ограниченная — сварные соединения требуют подогрева и последующей термообработки. Прокаливаемость обеспечивает сквозную закалку в сечениях до 40–50 мм при охлаждении в масле.
При нагреве под закалку необходим защитный газ или соляная ванна для предотвращения обезуглероживания. Отпуск проводится при температуре, обеспечивающей заданное сочетание прочности и пластичности. Для снятия внутренних напряжений после правки применяется низкий отпуск при 200–250 C.
Области применения
- пружины и рессоры подвески грузового подвижного состава;
- торсионные валы и упругие элементы прокатных станов;
- шпиндели и нагруженные оси металлорежущих станков;
- детали бурового оборудования и забойных двигателей;
- упругие элементы прессового и кузнечно-штамповочного оборудования;
- высоконагруженные крепёжные элементы энергетических установок.
В нефтегазовой отрасли квадрат применяется для изготовления элементов противовыбросового оборудования и уплотнительных узлов, работающих при циклических нагрузках. В тяжёлом машиностроении — для валов и осей, испытывающих изгибные и крутильные деформации.
Вопросы и ответы
Чем марка 60С2Н2А отличается от 60С2А?
Наличие никеля 1,40–1,80 % повышает прокаливаемость и вязкость, что позволяет применять квадрат в сечениях до 50 мм с гарантированным сквозным прокалом.
Какая термообработка обеспечивает максимальную упругость?
Закалка с 860–880 C в масле и отпуск при 420–460 C. Более высокая температура отпуска снижает прочность, но увеличивает пластичность.
Допускается ли сварка квадрата 60С2Н2А?
Сварка ограниченно технологична. Требуется подогрев до 200–300 C, применение аустенитных электродов и последующий отпуск для снятия напряжений.
В каком состоянии поставляется квадрат?
Горячекатаным, термообработанным (отожжённым) или без термообработки по согласованию. Твёрдость отожжённого состояния — 217–255 HB.
