Нержавеющая сталь для пружин
Обновлено: 17.05.2024
Пружинная сталь применяется для производства упругих изделий, которые характеризуются возможностью восстанавливать свою первоначальную форму после скручивания и существенного изгиба.
1 Зачем нужна нержавеющая и обычная пружинная сталь?
Во многих современных механизмах, агрегатах и машинах рессоры и пружины, а также иные упругие детали выполняют очень важные функции. На такие элементы воздействуют переменные многократные нагрузки, что приводит к их деформированию. Понятно, что для нормальной работы механизма требуется, чтобы после подобных влияний деталь вернулась в свое исходное состояние (то есть она должна восстановить начальные геометрические размеры и форму).
Для изготовления деталей, которые при существенных ударных и статических нагрузках не испытывают остаточной деформации, и используются пружинные стали.
К ним выдвигается ряд требований. Во-первых, они должны противостоять релаксации напряжений, иметь высокие показатели текучести, упругости и выносливости. Во-вторых, такие сплавы обязаны качественно сопротивляться явлению хрупкого разрушения и характеризоваться достаточным уровнем пластичности.
Необходимый предел текучести различные марки пружинных сталей получают за счет их закалки, которая дополняется отпуском (он выполняется, как правило, при температурах от 300 до 480 градусов). Выбор именно такого интервала температур неслучаен. Доказано, что в данном случае предел упругости стали становится максимально высоким. А это как раз и требуется для рессорно-пружинных сплавов.
Описываемые нами марки стали применяются для изготовления упругих изделий с высоким показателем износостойкости:
- подающих и зажимных цанг;
- фланцев;
- тормозных лент;
- уже упомянутых рессор и пружин;
- корпусов подшипников;
- фрикционных дисков;
- упорных шайб;
- фланцев;
- разнообразных шестерней.
2 Рессорно-пружинные стали по ГОСТ 14959–79
Под таким сплавами понимают средне- и высокоуглеродистые стали, а также стали с малым уровнем легирования. К легированным составам Государственный стандарт 14959 относит следующие марки: 70С2ХА, 65С2ВА, 60С2ХА, 50ХГФА, 50 ХФА, 50 ХГА, 60С2Г, 60С2А, 55С2А, 70Г, 60Г, 60С2Н2А, 60С2ХФА, 55С2ГФ, 51ХФА, 55ХГР, 50ХГ, 70С3А, 60С2, 55С2, 65Г. Углеродистые стали приведены далее: 65, 80, 70, 85, 75.
Две первые цифры в маркировке устанавливают в долях процента массовую часть (среднюю) углерода в конкретном сплаве. Литеры после цифр говорят о том, какие легирующие добавки имеются в композиции, а числа после них – о содержании элементов. Причем, если его количество менее 1,5 %, число не ставится; если содержание легирующего компонента более 2,5 %, ставится цифра 3; от 1,5 до 2,5 % - цифра 2.
Прокат из сталей пружинного класса (листы, нержавеющая полоса, шестигранник, квадрат и т.д.) делят на разные группы по следующим характеристикам:
- по химсоставу: высококачественная, качественная листовая нержавеющая сталь, а также нормируемая по показателям (в последнем случае прокат дополнительно подразделяют на 14 категорий – от 1 до 4Б);
- по варианту обработки: полоса горячекатаная со шлифованной либо обточенной поверхностью, прокат со специальной отделкой, калиброванный, горячекатаный и кованый.
Пружинные стали содержат от 0,25 (углеродистые и среднелегированные сплавы) до 1,2 (60С2ХФА, 50ХГА и другие) процентов хрома, от 0,5 до 1,25 процентов марганца, от 0,17 до 2,8 (70С3А) процентов кремния, от 0,46 (50ХГ) до 0,9 (85) процентов углерода. Остаточного никеля в пружинном прокате (листовая сталь) должно быть не более 0,25 %, меди – до 0,20 %.
Отметим, что по химическому составу проверяется и нормируется любая обычная и нержавеющая сталь, из которой делаются упругие элементы. А вот другие характеристики для некоторых категорий являются ненормированными. Например, полоса категорий 1, 1А и 1Б не нормируется на показатель обезуглероженного слоя, прокаливаемость, механические величины на образцах, прошедших термообработку (закалка и отпуск).
3 Другие требования к пружинным сталям по ГОСТ
Относительное сужение проката варьируется в пределах от 20 (65С2ВА, 60 С2А) до 35 % (нержавеющая сталь 50 ХГФА), относительного удлинения – от 5 до 10 %, временное сопротивление – от 980 (сталь 65) до 1860 (65С2ВА) МПА, предел текучести – от 785 (60Г) до 1665 (65С2ВА) МПа.
Кованая и горячекатаная проволока, полоса и прутки обязательно обрезаются. При этом не допускается загиб проката, заусенцы. В тех случаях, когда резка выполняется под молотами либо на прессах, полоса и прутки могут иметь на своих торцах несущественные смятия. Впрочем, потребитель имеет право потребовать устранения данного изъяна.
Общее обезуглероживание по своей глубине может быть следующим:
- для легированных кремнием сплавов – 2,5 % (при толщине либо сечении проката менее 8 мм), 2 % (более 8 мм);
- для остальных – 2 и 1,5 %.
Без обезуглероженного слоя производят горячекатаные круглые прутки.
Пружинные стали 55С2 и 55С2А, 50ХГА, 50ХГ и 50ХГФА, 60С2А и 60С2 исследуются на показатель аустенитного зерна. По Госстандарту 5639 он должен быть не выше пятого номера (для 50ХГФА – не выше шестого).
Потребитель может потребовать, чтобы описываемая нами сталь (марки могут быть разными) выпускалась:
- с регулированием мартенситных участков;
- с контролированной микроструктурой;
- со сниженным минимумом и максимум содержания углерода;
- с проверкой на усталость;
- с установлением предела упругости;
- с ограниченными показателями загрязненности сплавов неметаллами.
4 Особенности рессорно-пружинных сталей
Высоко- и среднеуглеродистые марки таких сталей упрочняются посредством пластической холодной деформации, предполагающей использование гидроабразивных и дробеструйных технологий. При подобном виде обработки напряжения сжатия (остаточного вида) наводят на поверхность изделий.
Практически любая пружинная сталь (нержавеющая, без специальных антикоррозионных свойств) должна пройти процедуру прокаливаемости по сквозной методике. За счет этого готовая продукция по всему своему сечению будет иметь структуру троостита.
Закалка в масле при температуре 820–870 градусов, сочетаемая с отпуском при 400–480 градусах обеспечивает увеличение предела упругости – важнейшей эксплуатационной характеристики описываемых сталей. Нередко применяется и изотермическая закалка, гарантирующая не только высокую упругость, но еще и повышенные показатели пластичности, прочности и вязкости материала.
Нержавеющая полоса и проволока из сталей 70 и 65 наиболее часто используются для производства автомобильных пружин. В транспортной сфере также активно применяются кремнистые марки пружинного проката – 60С2А, 70С3А и 55С2. В принципе, они склонны к обезуглероживанию, что уменьшает показатели их упругости и выносливости. Но за счет добавок хрома, ванадия и некоторых других элементов все эти потенциальные угрозы нивелируются.
Далее мы приводим области использования рессорно-пружинного проката наиболее популярных марок:
Нержавеющая сталь для пружин
Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно
ГОСТ Р 58127-2018
(EN 10270-3:2011)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРУЖИН
Проволока пружинная из нержавеющей стали
Steel wire for mechanical springs. Stainless spring steel wire
Дата введения 2019-01-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 146 "Метизы"
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому стандарту ЕН 10270-3:2011* "Проволока стальная для механических пружин. Часть 3: Пружинная проволока из нержавеющей стали" (EN 10270-3:2011 "Steel wire for mechanical springs - Part 3: Stainless spring steel wire", MOD) путем изменения отдельных фраз, ссылок, которые выделены в тексте курсивом**, а также структуры таблиц 1, 2 и 7.
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.
** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Предисловие", "Введение", 2 "Нормативные ссылки", приложениях В и ДА приводятся обычным шрифтом; отмеченные в разделах "Предисловие" и 2 "Нормативные ссылки" знаком "**" и остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечания изготовителя базы данных.
Внесение указанных технических отклонений направлено на учет особенностей объекта стандартизации, характерных для Российской Федерации, и целесообразности использования ссылочных национальных и межгосударственных стандартов вместо ссылочных международных стандартов.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном европейском стандарте, приведены в приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Настоящий стандарт является составной частью серии стандартов под общим названием "Проволока стальная для механических пружин", в которую входят:
- ГОСТ Р 58136-2018 (EN 10270-1:2011) "Проволока стальная для механических пружин. Проволока стальная холоднотянутая патентированная пружинная из нелегированной стали";
- ГОСТ Р 58126-2018 (EN 10270-2:2011) "Проволока стальная для механических пружин. Проволока стальная пружинная закаленная в масле и отпущенная";
- ГОСТ Р 58127-2018 (EN 10270-3:2011) "Проволока стальная для механических пружин. Проволока пружинная из нержавеющей стали"
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на холоднотянутую проволоку круглого сечения диаметром до 10,00 мм включительно, изготовленную из нержавеющей стали, марки которой перечислены в таблице 1. Данная проволока используется для производства пружин и пружинных изделий, предназначенных для эксплуатации в условиях коррозионного воздействия и при повышенных температурах в соответствии с А.1.
Кроме марок стали, перечисленных в таблице 1, марки стали 1.4571, 1.4539, 1.4028 также используются для изготовления пружин, но в меньшей степени. В этих случаях механические свойства проволоки (временное сопротивление и т.д.) следует согласовывать между изготовителем и заказчиком. При заказе проволоки, соответствующей настоящему стандарту, может быть заказана проволока диаметром от 10,00 мм до 15,00 мм. В этом случае требуемые механические характеристики продукции также согласовываются между изготовителем и заказчиком.
Кроме положений настоящего стандарта следует применять общие технические требования к поставкам.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 1497-97* (ИСО 6892-84) Металлы. Методы испытаний на растяжение
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 1497-84, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ Р ИСО 14284-2009 (ИСО 14284:1996) Сталь и чугун. Отбор проб и подготовка образцов для определения химического состава
ГОСТ Р 53845-2010 (ИСО 377:1997) Прокат стальной. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Информация, предоставляемая заказчиком
Заказчик при оформлении запроса или заказа должен указать продукцию и следующую информацию:
a) требуемое количество;
b) единицу измерения стальной пружинной проволоки или резку на мерные длины;
c) обозначение настоящего стандарта;
d) марку стали в соответствии с таблицей 1 и для стали марок 1.4301, 1.4310 и 1.4462, уровень временного сопротивления в соответствии с таблицей 2;
e) номинальный диаметр проволоки в соответствии с таблицей 4, длину при делении заказанной проволоки на мерные длины и допускаемое отклонение длины, определяемые по таблице 6;
f) требуемую обработку поверхности (вид покрытия) в соответствии с 4.3;
g) форму поставки в соответствии с 4.2;
h) тип документа о приемочном контроле в соответствии с 5.1;
i) другие требования.
Пример - Проволока пружинная из нержавеющей стали, массой 2 т, изготовленная из стали марки 1.4310, нормального уровня временного сопротивления HS, номинальным диаметром 2,50 мм, с никелевым покрытием поверхности, в мотках; тип документа о приемочном контроле.
Проволока пружинная из нержавеющей стали 2 т по ГОСТР 58127-20181.4310-NS-2,50-Ni-покрытие в мотках.
4 Технические требования
4.1 Требования к производству
Если при оформлении заказа не согласовано иное, процесс производства проволоки из нержавеющей стали устанавливает изготовитель.
Примечание - Исходные условия (+АТ: отожженный на твердый раствор) производства проволоки установлены в нормативных документах.
4.2 Форма поставки
Проволоку поставляют в мотках, катушках или на поддонах. Несколько мотков могут быть собраны на поддон. Если при оформлении заказа между изготовителем и заказчиком не согласовано иное, форму поставки выбирает изготовитель. Изготовитель должен проинформировать заказчика о форме поставки.
Требования к поставке установлены в 4.7.
Проволоку выпрямленную длинномерную обычно поставляют в связках.
4.3 Обработка поверхности
Проволоку изготавливают с нанесением покрытия на поверхность или без нанесения покрытия. Вид покрытия и окончательная обработка поверхности пружинной проволоки из нержавеющей стали должны быть согласованы на этапе ознакомления с информацией и оформления заказа (без покрытия, полированная, с никелевым покрытием).
4.4 Химический состав
4.4.1 Требования к химическому составу применительно к анализу плавки приведены в таблице 1.
4.4.2 В проволоке допускаемые отклонения химического состава стали от значений, установленных в таблице 1, должны соответствовать положениям нормативных документов. Для одиночной плавки отклонение содержания любого элемента может быть только ниже минимального или только выше максимального значения диапазона содержаний, установленного для анализа плавки, но не оба варианта вместе.
Материал пружин
НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬНАЯ ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКАEN 10270 3 1.4310.
КИСЛОТОСТОЙКАЯ ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКА EN 10270-3-1.4401
ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ
Ассортимент для заказа Следующие материалы могут поставляться по заказу. Химический состав и другая информация приведены на стр. 210–211. Запрашивайте необходимую информацию по допускам. Материал для пружин поставляется со склада в Vällingby (Швеция) и не поставляется вместе с другой стандартной продукцией из этого каталога.
СТАЛЬНАЯ ПОЛОСА 1770, DIN 1.1231, W.NR CK 67
CK 67 пружинная стальная полоса стандартного каче-ства не коррозионностойкая. Имеется незакаленная и закаленная. Рабочая температура: -40 – +120° CИнструкция по термообработке: Нагреть до температуры 800–820°C, остудить в масле. Термическая обработка в течение примерно 30 мин. при температуре в 400°C, охлаждайте на воздухе.
СТАЛЬНАЯ ПОЛОСА SS 2230,EN 10089 51CrV4, W.NR 1.8159
Стальная полоса высокой прочности для больших нагру-зок и температур с хорошим запасом упругости. У нас на складе хранится незакаленная сталь, которая после при-дания ей необходимой формы должна пройти закалку. Рабочая температура: -40 – +225°C
ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ SS 2331-06,EN 10270-3-1.4310, DIN 17224: X12 CrNi 17 7
Нержавеющая стальная проволока с хорошими пру-жинящими качествами для общего пользования, хоро-шо подходит для обработки. Должна быть разогрета до 250–350°C после создания формы. Рабочая температура: -150 – +250°C
ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ SS 2347, EN 10270-3-1.4401,DIN 17224: X5 CrNiMo 18 10
Кислостойкий холоднотянутый провод и холодноката-ная листовая сталь, подходит для морского оборудо-вания, пищевой промышленности, медицинских и дру-гих условий, где окружающая среда ставит более высокие требования к сопротивлению коррозии. Чуть ниже предел прочности, чем на нержавеющей стали SS2331. Хорошо поддаётся обработке. Должна быть разогрета до 250–350°C после создания формы. Рабочая температура: -200 – +300°C
ПРУЖИННАЯ СТАЛЬ SS 2388, EN 10270-3-1.4568,DIN 17224: X7 CrNiAl 17 7
Нержавеющая холоднокатаная сталь, которая после термической закалки становится более устойчивой на разрыв примерно на 350 Н/мм2. Это облегчает прида-ние формы, так как может выполняться на более мяг-ком материале. Сталь обладает исключительными пру-жинящими характеристиками с дополнительным уси-лием и малой остаточной деформацией даже при высоких температурах. Рабочая температура: -200 – +350°C
Оловянистая бронза представляет собой антимагнит-ный устойчивый к коррозии пружинный материал для низкой нагрузки. Рабочая температура: -200 – +80°C
БЕРИЛЛИЕВАЯ МЕДЬ CuBe 250,DIN 17670/17677: CuBe2
Бериллиево-медный сплав обладает антимагнитными и кислотостойкими качествами и исключительными пружинящими характеристиками. Этот средне-твёрдый материал легко изменять по форме, после термической обработки достигается оптимальная пружинящая твёрдость. Выделяемый в процессе нагревания газ ядовит, поэтому должна соблюдаться хорошая вентиляция. Рабочая температура: -200 – +150°C
ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКА STATO 70, EN 10270-2-FDSiCr, DIN 17223-2: FDSiCr
Stato 70 представляет собой высоко стойкую закален-ную сталь для клапанных пружин. Высококлассная пружинная сталь для пружин высокой степени износа. Выгибание возможно до радиуса равного толщине проволоки. После придания необходимой формы материал должен пройти термическую обработку при температуре в 300–400°C. Будьте осторожны при поставкe в намотке, так как она расправляется после снятия обвязки. Рабочая температура: -60 – +250°C
СПЛАВЫ “SUPER”
Нижеприведенные материалы могут поставляться по заказу. Обращайтесь к нашим представителям, чтобы узнать цену и условия доставки. Химический состав и другая информация приведены на стр. 210–211. Запрашивайте необходимую информацию по допускам.
Inconel X-750
Это никелево-хромовый сплав, закаленный методом дисперсионного твердения с высоким коэффициентом длительности прочности при увеличении температу-ры до 700°C. Этот материал есть на складе в виде про-волоки и листов, но могут поставляться и прямые полосы. Проволока со склада как правило изготовле-на по нормам пружинной закалки AMS 5699, что при-дает ей высокую прочность, но при более низких рабочих температурах. Термообработка должна выполняться с целью дости-жения возможности полного использования механи-ческих качеств материала. Область применения: атом-ные реакторы, газовые турбины, ракетные двигатели, детали автомобилей и авиационная промышленность. Рабочая темпер.: Проволока AMS 5699, - 200 – +300°CЛист AMS 5542, - 200 – +550°C
Nimonic 90
Это никелево-хромово кобальтовый сплав закаленный методом дисперсионного твердения, обладающий высокой прочностью в условиях большой нагрузки при температурах до 950°C. Для пружин, используемых при более низкой нагрузке, материал может быть использован до 700°C. Nimonic 90 дает хорошее сопротивление коррозии и немагнитность. Область применения: авиационная промышленность, газовые турбины, детали автомоби-лей и пружины в условиях высокой температуры и термическая обработка. На складе есть провод и полосы холодной прокатки. Полные механические свойства достигаются после обработки.Рабочая температура: -100 – + 550°C
Inconel 718
Это никелево-хромовый сплав прошедший дисперси-онное твердение с высоким коэффициентом длитель-ной прочности и сопротивлением к остаточной деформации при температурах до 700°C. Этот антимаг-нитный сплав обладает более высоким сопротивлени-ем в сравнении с Inconel X-750 и лучшими механиче-скими характеристиками при более низких температу-рах, чем Nimonic 90 и Inconel X- 750. Подходит для условий с повышенной температурой, коррозийных условий газовых турбин, ракетных двига-телей, космической и авиационной промышленности, нефтяных и газовых разработок атомных реакторов и насосных станций. Для использования в пружинах этот материал должен пройти термическую обработку, чтобы оптимизировать его механические свойства. Inconel 718 легко поддается сварке и не дает трещин в результате сварки. Рабочая температура: -200 – +550°C
Hasteloy C-276
Никелево-молибдено-хромовый сплав с добавлением вольфрама обладает исключительным сопротивлени-ем к сильным окислителям, минеральным кислотам высокой концентрации и может использоваться в раз-личных условиях высокой коррозии, особенно устой-чив к точечной и щелевой коррозии. Область приме-нения на экологических станциях и станциях перера-ботки отходов, в промышленности по производству бумаги и бумажной массы, а также в морской воде. Холодное прокатывание оптимизируют усилие на раз-рыв в Hastelloy C-276, что ещё более увеличивается при термообработке. Рекомендуется термообработка при 450°C (максимальная) чтобы снять напряжения, возни-кающие в процессе придания необходимой формы. Рабочая температура: -100 – +200°C
MP 35 N
Это сплав на никелево-кобальтовой основе, уникаль-но сочетающий в себе такие качества как высокая прочность и пластичность, а также исключительное сопротивление коррозии. MP 35 N оказывает сопро-тивление коррозии в сероводородной среде, в солё-ной воде и в другом хлоридном окружении. Исключительно устойчив к образованию трещин и коррозии нагрузок в сернокислых растворах, морской воде и в других тяжелых условиях использования. MP 35 N рекомендуется для условий, где необходима высокая прочность и высокое сопротивление коррозии. Для достижения оптимальных механических свойств должен подвергнуться температурной обработке. Рабочая температура: -200 – +315°C
Читайте также: