Сталь CK75: Обзор свойств и ключевых применений

Сталь CK75 - это сталь средней углеродности, которая относится к категории высокоуглеродистых сталей. Она характеризуется содержанием углерода, которое обычно составляет от 0,65% до 0,75%. Эта марка стали известна своим отличным уровнем твердости и сопротивления износу, что делает её подходящей для различных применений, где важны прочность и долговечность. Основным легирующим элементом в CK75 является углерод, который значительно влияет на её механические свойства, особенно прочность на разрыв и твердость.

Обширный обзор

Сталь CK75 классифицируется как легированная сталь средней углеродности, что означает, что она имеет более высокое содержание углерода по сравнению с низкоуглеродистыми сталями, что приводит к улучшению прочности и твердости. Наличие углерода улучшает способность стали закаляться в процессе термообработки, что делает её популярным выбором для применений, требующих высокой прочности и стойкости к износу.

Наиболее значительные характеристики стали CK75 включают:

• Высокая твердость: Благодаря своему содержанию углерода, CK75 может достигать высоких уровней твердости, особенно после закалки и отпускания.
• Хорошая стойкость к износу: Твердость стали переводится в отличную стойкость к износу, что делает её идеальной для компонентов, подвергающихся трению и абразивному воздействию.
• Умеренная пластичность: Хотя она обладает хорошей прочностью, CK75 имеет умеренную пластичность, что может ограничить её использование в приложениях, требующих значительной деформации.

Преимущества и ограничения

Преимущества	Ограничения
Высокая прочность и твердость	Ограниченная пластичность
Отличная стойкость к износу	Подверженность образованию трещин при сварке
Хорошая обрабатываемость при правильной термообработке	Требуется осторожная термообработка, чтобы избежать хрупкости

Сталь CK75 часто используется в производстве пружин, инструментов для резки и различных механических компонентов. Её историческое значение заключается в широкой сфере использования в автомобильной и машиностроительной отраслях, где необходимы высокопроизводительные материалы.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Марка	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	G10750	США	Ближайший эквивалент AISI 1075
AISI/SAE	1075	США	Похожие свойства, но могут быть небольшие отличия в составе
DIN	C75	Германия	Небольшие отличия в содержании углерода
JIS	S75C	Япония	Эквивалент с похожими механическими свойствами
EN	C75	Европа	Ближайший эквивалент с небольшими вариациями

Различия между этими эквивалентными марками могут повлиять на выбор на основе конкретных требований к приложению, таких как твердость, пластичность и свариваемость. Например, хотя AISI 1075 и CK75 схожи, небольшие вариации в содержании углерода могут приводить к различиям в твердости и обрабатываемости.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон (%)
C (углерод)	0.65 - 0.75
Mn (марганец)	0.30 - 0.60
Si (кремний)	0.15 - 0.40
P (фосфор)	≤ 0.025
S (сера)	≤ 0.025

Основная роль углерода в стали CK75 заключается в повышении твердости и прочности через термообработку. Марганец способствует закаливанию и улучшает стойкость к ударам, в то время как кремний помогает в дэоксидировании в процессе производства стали и улучшает прочность.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Типичное значение/Диапазон (метрические - SI единицы)	Типичное значение/Диапазон (имперские единицы)	Справочный стандарт для метода испытания
Прочность на разрыв	Закаленная & Отпущенная	800 - 1000 МПа	1160 - 1450 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (смещение 0.2%)	Закаленная & Отпущенная	600 - 800 МПа	870 - 1160 ksi	ASTM E8
Удлинение	Закаленная & Отпущенная	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Твердость (HRC)	Закаленная & Отпущенная	55 - 65 HRC	55 - 65 HRC	ASTM E18
Ударная прочность	-	30 - 50 Дж при -20°C	22 - 37 фут-фунтов при -4°F	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на разрыв и предельной прочности, наряду с значительной твердостью, делает сталь CK75 подходящей для приложений, требующих высокой механической нагрузки и структурной целостности, таких как компоненты автомобилей и детали машин.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрические - SI единицы)	Значение (имперские единицы)
Плотность	-	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	20 °C	50 Вт/м·К	34.5 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	20 °C	0.46 кДж/кг·К	0.11 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20 °C	0.0000017 Ом·м	0.0000017 Ом·дюйм

Плотность стали CK75 указывает на её массу на единицу объема, что важно для приложений, чувствительных к весу. Температура плавления обозначает её термическую стабильность, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость критичны для приложений, связанных с термообработкой и термической переработкой.

Стойкость к коррозии

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Атмосферный	-	-	Умеренная	Подвержена коррозии без защитных покрытий
Хлориды	Низкая	Приемлемая	Плохая	Риск pit-коррозии
Кислоты	Разбавленные	Приемлемая	Плохая	Не рекомендуется для кислой среды
Щелочи	Разбавленные	Приемлемая	Умеренная	Умеренная стойкость, но рекомендуются защитные меры

Сталь CK75 обладает умеренной стойкостью к коррозии, в основном благодаря содержанию углерода. Она подвержена ржавлению в условиях высокой влажности и требует защитных покрытий для наружных применений. По сравнению с нержавеющими сталями, стойкость к коррозии CK75 значительно ниже, что делает её менее подходящей для применения в высококоррозионных средах.

Тепловая стойкость

Свойство/Граница	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Макс. температура непрерывной эксплуатации	300 °C	572 °F	Выше этой температуры свойства могут ухудшаться
Макс. температура прерывистой эксплуатации	400 °C	752 °F	Кратковременное воздействие может быть допустимо
Температура обгорания	600 °C	1112 °F	Риск обгорания при повышенных температурах

При повышенных температурах сталь CK75 сохраняет свою прочность, но может начать потерять твердость и стойкость к ударам. Может происходить окисление, что приводит к образованию окалины, что может подорвать целостность материала. Поэтому важно учитывать рабочую температуру при выборе CK75 для высокотемпературных применений.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый материал для сварки (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
MIG	ER70S-6	Смесь аргона и CO2	Рекомендуется предварительный подогрев
TIG	ER70S-2	Аргон	Требуется термообработка после сварки
Прутковая сварка	E7018	-	Не рекомендуется для толстых секций

Сталь CK75 создает проблемы при сварке из-за высокого содержания углерода, что может привести к образованию трещин. Рекомендуется преднагрев и термообработка после сварки для снижения этих рисков. Необходимо правильно подбирать материалы для сварки, чтобы обеспечить совместимость и прочность сварного соединения.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Сталь CK75	Эталонная сталь (AISI 1212)	Примечания/Рекомендации
Индекс относительной обрабатываемости	60	100	Умеренная обрабатываемость
Типичная скорость резки (Токарная обработка)	30 м/мин	50 м/мин	Используйте инструменты из карбида для наилучших результатов

Сталь CK75 имеет умеренную обрабатываемость, которую можно улучшить с помощью подходящих резцов и скоростей. Рекомендуется использовать карбидные инструменты для достижения лучших отделок поверхности и срока службы инструмента.

Формуемость

Сталь CK75 подходит для процессов холодной и горячей формовки. Однако из-за более высокого содержания углерода она демонстрирует работу при упрочнении, что может затруднить значительную деформацию. Рекомендуемые радиусы изгиба должны быть больше, чтобы избежать образования трещин при формовочных операциях.

Термообработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 часа	Воздух или печь	Уменьшение жесткости, улучшение пластичности
Закалка	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 минут	Масло или вода	Увеличение твердости, повышение прочности
Отпуск	150 - 300 °C / 302 - 572 °F	1 час	Воздух	Снижение хрупкости, улучшение прочности

В процессе термообработки сталь CK75 подвергается значительным металлургическим изменениям. Закалка повышает твердость через образование мартенсита, тогда как отпуск снижает хрупкость и улучшает прочность, что делает сталь более подходящей для динамических применений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора (кратко)
Автомобильная	Листовые пружины	Высокая прочность, отличная стойкость к износу	Требуется для несущих конструкций
Машиностроение	Режущие инструменты	Высокая твердость, хорошая обрабатываемость	Критично для точного реза
Аэрокосмическая	Компоненты шасси	Высокая прочность, стойкость к усталости	Критично для безопасности и производительности

Другие применения стали CK75 включают:

• Производство зубчатых колес и валов: Благодаря своей прочности и стойкости к износу.
• Производство ножей и лезвий: Где твердость имеет важное значение для резательной производительности.
• Строительство тяжелого оборудования: Для компонентов, которым требуются долговечность и прочность.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Сталь CK75	AISI 1075	AISI 4140	Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая твердость	Похожие твердость	Низкая твердость	CK75 предлагает лучшую стойкость к износу
Ключевой аспект коррозии	Умеренная стойкость	Умеренная стойкость	Хорошая стойкость	AISI 4140 лучше для коррозийных сред
Свариваемость	Сложная	Умеренная	Хорошая	CK75 требует осторожного обращения при сварке
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	AISI 1075 проще обрабатывать
Формуемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	AISI 1075 предлагает лучшую формуемость
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Умеренная	Выше	CK75 экономически эффективна для высокопрочных применений
Типичная доступность	Распространенная	Распространенная	Менее распространенная	CK75 широко доступна в различных формах

При выборе стали CK75 необходимо учитывать такие факторы, как экономическая эффективность, доступность и конкретные требования к применению. Хотя она предлагает отличные механические свойства, её ограничения в свариваемости и стойкости к коррозии должны быть тщательно рассмотрены в зависимости от предполагаемого использования. Кроме того, магнитные свойства CK75 делают её подходящей для приложений, где важна магнитная интерференция.

В заключение, сталь CK75 - это универсальная легированная сталь, которая отлично подходит для приложений, требующих высокой прочности и стойкости к износу, что делает её предпочтительным выбором в различных отраслях.