EN 10297-1 C55 正火钢 - 关键力学与物理性能详解
EN 10297-1 C55 钢材概述
EN 10297-1 标准中的 C55 属于中高碳钢，以正火状态供货。碳含量 0.52-0.60% 使其在正火状态下即具有较高的强度和硬度，适合制造要求较高强度、耐磨性和弹性的零件。该钢材常用于弹簧、高强度轴类、耐磨零件等。本文提供完整的性能数据供工程设计参考。
一般物理性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20.0 °C | 7.80 - 7.85 g/cm³ |
力学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 弹性模量 | -100.0 °C | 217 GPa | |
| 20.0 °C | 210 - 212 GPa | ||
| 100.0 °C | 205 - 207 GPa | ||
| 200.0 °C | 195 - 199 GPa | ||
| 300.0 °C | 185 - 192 GPa | ||
| 400.0 °C | 175 - 184 GPa | ||
| 500.0 °C | 175 GPa | ||
| 600.0 °C | 164 GPa | ||
| 伸长率 | 20.0 °C | 14 - 15 % | |
| 横向伸长率 | 20.0 °C | 12 - 13 % | |
| 泊松比 | 23.0 °C | 0.29 | 中碳钢典型值 |
| 剪切模量 | 20.0 °C | 81 GPa | |
| 抗拉强度 | 20.0 °C | 620 - 820 MPa | |
| 横向抗拉强度 | 20.0 °C | 620 - 820 MPa | |
| 屈服强度 | 20.0 °C | 340 - 370 MPa | |
| 横向屈服强度 | 20.0 °C | 340 - 370 MPa |
热学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 线膨胀系数 | -100.0 °C | 1.08E-5 1/K | |
| 20.0 °C | 1.19E-5 1/K | ||
| 100.0 °C | 1.11E-5 - 1.25E-5 1/K | ||
| 200.0 °C | 1.21E-5 - 1.30E-5 1/K | ||
| 300.0 °C | 1.29E-5 - 1.36E-5 1/K | ||
| 400.0 °C | 1.35E-5 - 1.41E-5 1/K | ||
| 500.0 °C | 1.45E-5 1/K | ||
| 600.0 °C | 1.49E-5 1/K | ||
| 最高使用温度 | - | 500 °C | 碳钢典型值 |
| 熔点 | - | 1380 - 1514 °C | 中碳钢典型值 |
| 比热容 | -100.0 °C | 423 J/(kg·K) | |
| 20.0 °C | 460 - 461 J/(kg·K) | ||
| 100.0 °C | 479 J/(kg·K) | ||
| 200.0 °C | 499 J/(kg·K) | ||
| 300.0 °C | 517 J/(kg·K) | ||
| 400.0 °C | 536 J/(kg·K) | ||
| 500.0 °C | 558 J/(kg·K) | ||
| 600.0 °C | 587 J/(kg·K) | ||
| 热导率 | 20.0 °C | 41.7 - 52 W/(m·K) | |
| 100.0 °C | 43.4 - 50.6 W/(m·K) | ||
| 200.0 °C | 43.2 - 48.1 W/(m·K) | ||
| 300.0 °C | 41.4 - 45.7 W/(m·K) | ||
| 400.0 °C | 39.1 W/(m·K) | ||
| 500.0 °C | 36.7 W/(m·K) | ||
| 600.0 °C | 34.1 W/(m·K) | ||
| 热扩散率 | 20.0 °C | 11.6 mm²/s | |
| 100.0 °C | 11.3 mm²/s | ||
| 200.0 °C | 10.5 mm²/s | ||
| 300.0 °C | 9.5 mm²/s | ||
| 400.0 °C | 8.3 mm²/s | ||
| 500.0 °C | 7.1 mm²/s | ||
| 600.0 °C | 5.8 mm²/s |
电学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 | 20.0 °C | 1.2E-7 - 2.5E-7 Ω·m |
| 100.0 °C | 2.95E-7 Ω·m | |
| 200.0 °C | 3.65E-7 Ω·m | |
| 300.0 °C | 4.53E-7 Ω·m | |
| 400.0 °C | 5.56E-7 Ω·m | |
| 500.0 °C | 6.74E-7 Ω·m | |
| 600.0 °C | 8.13E-7 Ω·m |
化学成分 (质量分数 %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.52 - 0.60 |
| 锰 (Mn) | 0.6 - 0.9 |
| 磷 (P) | ≤ 0.05 |
| 硅 (Si) | ≤ 0.4 |
| 硫 (S) | ≤ 0.045 |
材料特点与应用领域
- 高强度正火态：无需调质即可达到 620-820 MPa 抗拉强度
- 良好的耐磨性：较高碳含量提供优于 C45 的表面耐磨性能
- 弹性极限高：适合制造中小截面弹簧、卡簧等弹性元件
- 可淬性尚可：可进一步表面淬火或整体淬火回火提高性能
- 典型应用：弹簧、农机耐磨件、高强度轴、齿轮、模具型架、刀具夹具
热处理工艺建议
| 工艺 | 温度范围 | 冷却方式 | 典型硬度 |
|---|---|---|---|
| 正火 (供货状态) | 820-850°C | 空冷 | 190-230 HB |
| 退火 | 680-710°C | 炉冷 | ≤ 200 HB |
| 淬火 | 810-840°C | 油冷/水冷 | 55-60 HRC (淬火态) |
| 回火 (调质) | 540-680°C | 空冷/油冷 | 28-40 HRC (视回火温度) |
| 表面感应淬火 | 850-900°C (表面) | 喷水/喷油 | 表面 50-55 HRC，芯部韧性好 |
对应牌号对照
| 标准/体系 | 对应牌号 |
|---|---|
| 中国 GB/T 699 | 55# 钢 |
| 美国 ASTM A29/A576 | 1055 |
| 德国 DIN 17200 | C55 / 1.0535 |
| 日本 JIS G 4051 | S55C |
| ISO 683-1 | C55 |
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