牌号含义与标准:
CK: 是德标(DIN)牌号前缀,代表 “淬火碳素钢” (Casehardening Carbon Steel) 或更广义地理解为“调质碳素钢” (Quenched and Tempered Carbon Steel)。虽然名称中有“渗碳”,但CK55通常用于调质处理,而非渗碳。
55: 表示钢的最低抗拉强度(MPa)的十分之一,即保证的最小抗拉强度约为 550 MPa (在特定状态和试样条件下)。更核心的是,它指示了平均碳含量约为 0.55% (通常在 0.52%-0.60% 范围内)。
执行标准: 主要依据 DIN EN 10083-2 (淬火和回火钢 - 第2部分:非合金钢交货技术条件) 或等效的宝钢企业标准。在****也可能按近似牌号如 GB/T 699 中的 55 钢供货或标识。
化学成分特点 (典型范围):
碳 (C): 0.52% - 0.60% (核心元素,决定强度和硬度基础)
硅 (Si): 0.15% - 0.40% (脱氧,固溶强化)
锰 (Mn): 0.50% - 0.80% (提高淬透性、强度,细化珠光体)
磷 (P): ≤ 0.030% - 0.035% (有害元素,控制越低越好)
硫 (S): ≤ 0.030% - 0.035% (有害元素,控制越低越好)
铬 (Cr): ≤ 0.40% (可能少量残余,非有意添加)
镍 (Ni): ≤ 0.40% (可能少量残余)
铜 (Cu): ≤ 0.30% (可能少量残余)
关键点: CK55 是非合金钢,主要依靠碳和锰。其淬透性主要取决于碳含量和截面尺寸,低于含Cr、Mo等元素的合金钢。
主要特性:
良好的综合力学性能(调质态): 经过淬火+高温回火(调质)后,可获得良好的强度(抗拉强度可达 700-900+ MPa)与韧性(冲击功)的平衡。
较高的强度与硬度: 中高碳含量使其在正火或调质状态下具有高于低碳钢的强度和硬度。
较好的耐磨性: 较高的硬度(尤其是表面淬火后)提供良好的耐磨性。
一定的塑性和韧性(正火态): 在正火状态下具有良好的切削加工性能。
淬透性中等: 由于不含强淬透性元素(如Cr, Mo, B),其淬透深度有限。有效淬透直径(油淬)通常在 15-40mm 范围 (心部达到50%马氏体),更大截面心部性能会显著下降(出现非马氏体组织)。
热处理工艺敏感性: 热处理(加热温度、保温时间、冷却速度)对其最终性能影响很大。
焊接性较差: 高碳含量使其焊接性差,焊接时易产生裂纹,通常需预热和后热。
脱碳倾向: 加热时(尤其热处理)存在表面脱碳风险,影响疲劳强度和耐磨性。
典型应用:
CK55 广泛应用于制造要求中等强度、良好韧性和一定耐磨性的机械零件,尤其适用于调质处理或表面硬化处理:
轴类: 传动轴、机床主轴、凸轮轴(载荷中等)、曲轴(小型)。
齿轮: 中小模数、载荷中等的齿轮(如变速箱齿轮、驱动桥齿轮),常采用调质或调质+齿面感应淬火/渗氮。
连杆: 发动机连杆(小型或中型)。
螺栓、销轴: 高强度的紧固件和连接件(需调质)。
套筒、联轴器: 传动部件。
导轨、滑块: 机床部件(可表面淬火)。
模具零件: 小型、低合金要求的模具镶块、垫板等。
农机、工程机械零件: 承受一定冲击和磨损的部件。
热处理:
调质 (最常用):
表面硬化:
550-600°C 回火: 获得良好综合性能(强度、韧性平衡),硬度约 HRC 25-35。
600-650°C 回火: 更高韧性,稍低强度,硬度约 HRC 22-28。
淬火: 加热温度 810-850°C (Ac3以上30-50°C),保温后水淬(小件、形状简单)或油淬(更常用,减少变形开裂风险)。严格控制水温或油温,水淬风险大。
回火: 高温回火 (500-650°C)。回火温度是性能调控的关键:
目标:获得回火索氏体组织。
感应淬火: 对特定部位(如齿轮齿面、轴颈)进行快速加热后淬火,获得高硬度表层(HRC 50-60+)和坚韧的心部(调质态)。需预先调质。
火焰淬火: 原理类似感应淬火,用于大型或不规则件。
渗氮/氮碳共渗: 在较低温度 (~500-580°C) 下进行,获得高硬度、高耐磨、抗疲劳的表层,变形极小。也需预先调质。
正火: (~810-860°C) 改善组织均匀性,细化晶粒,提高切削加工性,为最终热处理做准备。是常见的交货状态或预处理状态。
退火: 完全退火或球化退火 (~740-770°C),进一步软化组织以利复杂零件加工。
预备热处理 (通常钢厂或用户进行):
最终热处理 (用户进行):
宝钢生产的优势:
成分**控制: 保证碳、锰等关键元素在**范围,确保性能稳定。
纯净度控制: 控制磷、硫等有害元素含量,降低脆性,改善韧性。
组织均匀性: 先进的轧制和控冷工艺保证钢材组织(铁素体+珠光体)均匀、晶粒细小。
尺寸精度高: 热轧圆钢、扁钢等尺寸公差控制严格。
表面质量好: 减少表面缺陷(裂纹、折叠等),利于后续加工和使用。
稳定的力学性能: 在正火或热轧状态下,能保证规定的力学性能(如屈服强度、抗拉强度、伸长率)。
品牌与供应保障: 宝钢作为国内龙头钢厂,产品质量可靠,供货稳定。
非合金碳素钢,成本相对合金钢较低。
良好的综合力学性能基础(尤其经调质处理后),强度、韧性、耐磨性平衡。
中等淬透性,适合制造中等截面尺寸(油淬有效直径一般<40mm) 的零件。
广泛用于轴类、齿轮、连杆、高强度紧固件等机械结构件,常进行调质处理或作为表面硬化(感应淬火、渗氮)的基体材料。
宝钢CK55的优势在于成分控制**、纯净度良好、组织均匀、尺寸精度高、供货稳定,是制造要求可靠性能和成本效益的机械零件的常用钢材选择
