C22 сталь: свойства и основные применения объяснены

Сталь C22 является низкоуглеродной мягкой сталью, которая относится к категории среднеуглеродных легированных сталей. Она в основном характеризуется своим составом, который включает скромное количество углерода наряду с железом как основным легирующим элементом. Типичное содержание углерода в стали C22 составляет от 0,18% до 0,22%, что способствует равновесию между прочностью и пластичностью.

Комплексный обзор

Сталь C22 известна своей отличной сварной способностью и обрабатываемостью, что делает ее популярным выбором в различных инженерных приложениях. Основные легирующие элементы в стали C22 включают марганец, который усиливает закаливаемость и прочность на растяжение, и кремний, который улучшает résistance к окислению. Наличие этих элементов позволяет стали C22 сохранять хорошие механические свойства, оставаясь относительно легкой в обработке.

Преимущества стали C22:
- Хорошая свариваемость: Сталь C22 легко сваривается с использованием различных методов, что делает ее подходящей для строительства и изготовления.
- Обрабатываемость: Эта марка стали обладает благоприятной обрабатываемостью, что позволяет эффективно проводить процессы резки и формовки.
- Экономичность: Сталь C22 обычно более доступна по цене по сравнению с высоколегированными сталями, что делает ее предпочтительным выбором для многих приложений.

Ограничения стали C22:
- Низкая твердость: По сравнению с углеродными сталями более высокого сорта, C22 может не обеспечивать тот же уровень твердости и износостойкости.
- Ограниченная коррозионная стойкость: Сталь C22 не обладает природной коррозионной стойкостью, что может потребовать защитных покрытий в определенных условиях.

Исторически сталь C22 широко использовалась в автомобильной и строительной отраслях благодаря своим благоприятным свойствам и экономичности. Ее распространенные применения включают конструктивные элементы, детали машин и различные процессы изготовления.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Группа	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	C22	США	Ближайший эквивалент EN 1.0402
AISI/SAE	1022	США	Незначительные различия в составе
ASTM	A36	США	Общая марка конструкционной стали
EN	S235JR	Европа	Похожие механические свойства
DIN	St37-2	Германия	Сравнимы по пределу текучести
JIS	SS400	Япония	Широко используется в строительстве
ISO	1.0402	Международный	Эквивалент C22 по свойствам

Сталь C22 часто сравнивают с другими марками, такими как A36 и S235JR, которые обычно используются в конструктивных приложениях. Хотя эти марки могут иметь схожие механические свойства, тонкие различия в составе могут повлиять на производительность в специфических условиях, особенно в отношении свариваемости и коррозионной стойкости.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон процентов (%)
C (Углерод)	0.18 - 0.22
Mn (Марганец)	0.60 - 0.90
Si (Кремний)	0.15 - 0.40
P (Фосфор)	≤ 0.040
S (Сера)	≤ 0.050

Основная роль углерода в стали C22 заключается в повышении прочности и твердости. Марганец способствует закаливаемости и улучшает прочность стали, в то время как кремний помогает в декарбонизации и увеличивает устойчивость к окислению в процессе термообработки.

Механические свойства

Свойство	Условие/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метрическая система)	Типичное значение/Диапазон (имперская система)	Ссылка на стандарт для испытательного метода
Прочность на растяжение	Отжиг	Температура помещения	370 - 490 МПа	54 - 71 кси	ASTM E8
Предел текучести (смещение 0.2%)	Отжиг	Температура помещения	220 - 300 МПа	32 - 44 кси	ASTM E8
Удлинение	Отжиг	Температура помещения	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Твердость (Бринелль)	Отжиг	Температура помещения	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Ударная прочность	Вершина Чарпи	-20°C	27 Дж	20 фут-фунтов	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает сталь C22 подходящей для приложений, требующих умеренной прочности и хорошей пластичности. Значения предела текучести и удлинения указывают на то, что она может выдерживать значительную деформацию перед разрушением, что делает ее идеальной для конструктивных приложений.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрическая система)	Значение (имперская система)
Плотность	Температура помещения	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	Температура помещения	50 Вт/м·К	29 BTU·дюйм/(час·фут²·°F)
Специальная теплоемкость	Температура помещения	0.49 кДж/кг·К	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Температура помещения	0.0000017 Ом·м	0.0000017 Ом·дюйм

Плотность стали C22 указывает на ее значительную массу, что способствует ее прочности. Теплопроводность имеет значение для приложений, связанных с передачей тепла, в то время как специальная теплоемкость актуальна для процессов, связанных с изменением температуры.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C)	Рейтинг стойкости	Примечания
Хлориды	3-5%	20-60°C	Удовлетворительно	Риск точечной коррозии
Серная кислота	10%	25°C	Плохо	Не рекомендуется
Гидроксид натрия	50%	60°C	Удовлетворительно	Риск коррозии под напряжением
Атмосфера	-	-	Хорошо	Требует защитного покрытия

Сталь C22 демонстрирует умеренную стойкость к коррозии в атмосферных условиях, но подвержена точечной коррозии в средах с хлоридами. По сравнению с нержавеющими сталями, коррозионная стойкость C22 ограничена, что требует защитных мер в агрессивных условиях. Например, нержавеющие стали, такие как 304 и 316, предлагают превосходную стойкость к хлоридам и кислотам, что делает их более подходящими для морских приложений.

Теплостойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	400°C	752°F	Подходит для умеренных температур
Максимальная температура пульсационной эксплуатации	450°C	842°F	Только кратковременное воздействие
Температура отслоения	600°C	1112°F	Риск окисления выше этой температуры

Сталь C22 сохраняет свои механические свойства при умеренных температурах, что делает ее подходящей для приложений, которые не превышают 400°C. Однако при более высоких температурах может происходить окисление, что может нарушать ее целостность.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Аргон + CO2	Хорошо для тонких участков
TIG	ER70S-2	Аргон	Требует чистых поверхностей
Ручная дуговая сварка	E7018	-	Подходит для работы на улице

Сталь C22 имеет высокую свариваемость, что делает ее подходящей для различных процессов сварки. Возможно, потребуется предварительная термическая обработка, чтобы избежать растрескивания, особенно в более толстых участках. Постсварочная термическая обработка может повысить прочность швов.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь C22	AISI 1212	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	70	100	C22 менее обрабатываема, чем 1212
Типичная скорость резания (Токарная)	30 м/мин	50 м/мин	Настройте под износ инструмента

Сталь C22 предлагает хорошую обрабатываемость, хотя она не столь легка в обработке, как некоторые свободно резакщие стали, такие как AISI 1212. Оптимальные скорости резания и инструменты должны использоваться для минимизации износа инструмента и достижения желаемого качества поверхности.

Формуемость

Сталь C22 демонстрирует хорошую формуемость, что делает ее подходящей для процессов холодной и горячей формовки. Ее можно сгибать и формировать без значительного риска растрескивания, хотя стоит соблюдать осторожность с радиусами изгиба, чтобы избежать упрочнения.

Термическая обработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 часа	Воздух или вода	Повышение пластичности и снижение твердости
Нормализация	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 - 2 часа	Воздух	Уточнение структуры зерна
Закалка	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 минут	Масло или вода	Увеличение твердости

Процессы термической обработки, такие как отжиг и нормализация, имеют решающее значение для оптимизации микроструктуры стали C22. Отжиг улучшает пластичность, тогда как нормализация уточняет структуру зерна, улучшая общие механические свойства.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора (кратко)
Автомобильная	Компоненты шасси	Хорошая свариваемость, прочность	Экономичная и долговечная
Строительство	Конструкционные балки	Высокое соотношение прочности к весу	Подходит для несущих конструкций
Механика	Зубчатые валы	Хорошая обрабатываемость, прочность	Легкость в изготовлении
Нефть и газ	Фитинги для трубопроводов	Умеренная коррозионная стойкость	Экономично для неагрессивных сред

Сталь C22 широко используется в автомобильной и строительной отраслях благодаря своему благоприятному сочетанию прочности, пластичности и стоимости. Ее хорошая свариваемость делает ее идеальной для конструктивных компонентов, в то время как ее обрабатываемость позволяет эффективно производить детали машин.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	Сталь C22	Сталь A36	Сталь S235JR	Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссе
Ключевое механическое свойство	Умеренное	Умеренное	Умеренное	Похожие профили прочности
Ключевой аспект коррозии	Удовлетворительно	Удовлетворительно	Удовлетворительно	Все требуют защитных мер
Свариваемость	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Все свариваемы
Обрабатываемость	Хорошая	Хорошая	Удовлетворительно	C22 легче обрабатывать
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Все демонстрируют хорошую формуемость
Приблизительная относительная стоимость	Низкая	Низкая	Низкая	Экономически эффективные варианты
Типичное наличие	Высокое	Высокое	Высокое	Широко доступно

При выборе стали C22 следует учитывать ее экономическую эффективность, доступность и соответствие конкретным приложениям. Хотя она предлагает хорошие механические свойства, ее ограничения в коррозионной стойкости могут потребовать дополнительных защитных мероприятий в определенных условиях. Сталь C22 часто выбирают за ее сочетание производительности и доступности, что делает ее основным материалом в различных отраслях.

В итоге, сталь C22 является универсальным материалом, который удовлетворяет требованиям многих инженерных приложений, предоставляя надежный вариант для производителей и изготовителей.