Рессорно-пружинные стали

Рессорно-пружинные стали – это специализированные стали, которые предназначены для производства самых разных упругих компонентов, в особенности пружин и рессор.

Этот материал относится к высоко- и среднелегированным сталям. Основное отличие рессорно-пружинной стали от других видов – это существенно увеличенный предел текучести этого материала. Проще говоря необходимо заявить, что данный тип обладает большой степенью упругости, другими словами возвращается в исходные состояния и форму после устранения нагрузки. Это параметрическое свойство вызвано сферой использования рессор и пружин. В нормальном рабочем режиме они регулярно подвержены сжатию/растяжению или упругой деформации и должны исполнять собственные функции даже после большого цикла наложения и снятия деформации. Также этот материал должен владеть высокой эластичностью и большой устойчивостью к хрупким разрушениям.

Ключевыми легирующими элементами считаются кремний, марганец, вольфрам и никель. Эти присадки делают больше сопротивление пластическим и гибким деформациям благодаря измельчению зерна сплава. Готовым продуктом можно считать и проволоку, которую в последующем используют во время изготовления витых и компонованных пружин.

Свойства рессорно-пружинной стали

Ключевыми свойствами для этого вида сталей считается высокое сопротивление гибким деформациям и невысокий показатель остаточного растяжения. Это связано с недопустимостью увеличения или уменьшения конструкционного размера пружины.

Хороших эксплуатационных и конструкционных свойств добиваются, протягивая заблаговременно патентированную проволоку при низкой температуре, при этом делают сильную обтяжку материала.

Процесс патентирования проводится в промежутке между 2-мя вытяжками, сталь греют выше температурной точки образования аустенита и потом охлаждают в ванной с расплавом свинца, при этом аустенит переходит в тонкопластинчатый сорбит и возрастает её механическая крепость.

Для достижения похожих физико-химических параметров по всему сечению материала пружинная сталь должна пройти процесс прокаливания сквозной методикой, это даст однородную структуру по всему сечению. Очень важен такой способ для производства рессор и пружин крупного диаметра, когда неравномерность параметров начального материала может привести к разрушению готового изделия.

Как для любого иного материала, для рессорно-пружинной стали отличительно наличие в составе углерода. В этом случае его содержание колеблется в границе 0.50-0.80 % от массы сплава. Также применяют такие легирующие добавки:

• кремний – до 2.5 %;
• марганец – до 1.3 %;
• вольфрам – до 1.3 %;
• никель – до 1.7 %.

Микроструктура рессорно-пружинной стали

Необходимо сказать, что хром и марганец при совместном легировании делают больше сопротивление стали невысоким пластичным деформациям. Никель и вольфрам образовывают тонкую и гомогенную структуру карбидной фракции, которая мешает дислокации.

Рессорно-пружинная сталь очень критична к деформациям наружного слоя материала, так как эти напряжения являются концентраторами допустимых недостатков готового изделия.

Закалка этого типа выполняется при температуре 850 – 880 о С, впрочем после такой термообработки сталь проявляет слабые упругие свойства из-за образования мартенсита, для увеличения этого типа параметров её отпускают при температуре порядка 420-510 о С, что помогает появлению троостита и повышению упругой деформации сплава до предела прочности 1200-1900 МПа и пределу текучести 1100-1200 МПа. При этом проведение закалки изотермически – при постоянной температуре – хорошо сказывается на показателях пластичности и вязкости материала.

Стали этого типа обладают хорошими антикоррозионными качествами благодаря наличию в составе сплава подобных легирующих добавок как хром и молибден. Это хорошо сказывается на продолжительности эксплуатации и мешает появлению трещин в рабочий период.

Нужно отметить также несколько главных минусов рессорно-пружинной стали:

• плохая свариваемость – это вызвано разрушением наружного слоя материала и локальном перегреве детали;
• сложность резки – определенные сложности появляются при попытках реза данного типа стали, связанно это напрямую с большим сопротивление деформации.

Классификация пружинных сталей

Для начала разберем маркировку данного типа материала, очень часто она содержит вид «50А2БВГ», где:
50 – содержание углерода в долях процента;
А2 – легирующий компонент №1 и его содержание в процентах;
Б,В,Г – легирующие детали №2,3,4 и т.д.

Важно! Если после определения легирующего элемента не стоит число, значит, его групповое содержание не превышает 1.5%, если число 2 – глобальная доля больше 1,5%, но меньше 2,5%, если 3 – глобальная доля выше 2,5%.

К примеру, сталь 50ХГФ – это сплав, в котором содержание углерода составляет 0,50%, и легирующие элементы хром, марганец и ванадий составляют меньше 1,5%.

Если в маркировке стали существует только цифра, к примеру, ст 50, ст 65 и др., это означает, что она относится к углеродистым сталям, а если в наименовании есть минимум 2 элемента, такая рессорно-пружинная сталь относится к легированным.

Рассмотрим главные спецификации этого типа:

1. По методу обработки:
   1. Кованный и горячекатаный.
   2. Калиброванный.
   3. С особенной обработкой наружных поверхностей.
   4. Горячекатаный круглый с обточенной поверхностью.
2. По химическому составу стали:
   1. Качественно сделанная.
   2. Очень качественная.

Марка рессорно-пружинной стали позволяет определить её конструкционные и физико-химические свойства, определить сфера применения и возможности по обработке механическим путем.

Сфера применения пружинной стали

Исходя из названия, делаем вывод, что этот вид предназначается для применения в регионах, которые связаны с большими упругими деформациями, растяжением, скручиванием. Используют такую сталь для производства самых разных видов пружин для разного тех. оборудования, полосок стали под рессоры, суппорты и другое.
Главные областиприменения:

• производство рессор автомобилей и тяжёлой техники;
• производство пружин для технологично оборудования, при этом это можно отнести к пружинам на сжатие и растяжение;
• пружины плоские, цилиндрические, непростые из прутьев самых разных сечений и др.
• упругие детали тяжёлой техники, станочного оборудования;
• пружины тракторной техники и локомотивной техники;
• ножи земельной техники;
• блокировочные и тормозные устройства;
• обоймы подшипников.

Рассмотрим сводную таблицу наиболее популярных марок рессорно-пружинных сталей с указыванием их маркировки и сфере использования:

Маркировка	Главные легирующие элементы	Особенности эксплуатации
50ХГ	Хром, марганец	Рессоры автомобилей, пружины ЖД техники
50ХСА	Хром, кремний, азот	Упругие детали часовой техники
55ХГР	Хром, марганец, бор	Штамповка пластин рессор
60С2	Кремний	Валы с нагрузкой на скручивание, цанги, подпружиненные шайбы
60Г	Марганец	Пружинные кольца, бандажи, тормозные ботинки
65	—	Детали, работающие в условиях высокого трения
65С2ВА	Кремний, вольфрам, азот	Рессоры и пружины, работающие под высокой динамической нагрузкой
70Г2	Марганец	Ножи для землеройных машин
70С3А	Кремний, азот	Сложно нагруженные пружины механизмов
85	—	Фрикционные диски с большей прочностью

Как видно из таблицы, величина и кол-во легирующих присадок напрямую отвечают за устойчивость к износу и механическую крепость деталей. Видно, что с увеличение содержания углерода от 0,5% до 0,85% возрастает крепость и упругость материала, хром мешает появлению ржавчины, вольфрам увеличивает твердость и красностойкость стали, а марганец повышает устойчивость к ударам.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.