Пружина тепловоза какая сталь

Обновлено: 17.05.2024

Для производства рессор автомашин, пружин подвижного состава железнодорожного транспорта.

Для производства пружин особо ответственного назначения, рессор легковых автомобилей.

Для производства пружин часовых механизмов, крупных пружин ответственного назначения.

Для производства тяжелонагруженных ответственных деталей, к которым предъявляются требования высокой усталостной прочности, пружин, работающих при температуре до 300°С и других деталей.

Для производства проволоки для изготовления пружин.

Для производства пружин и рессор, применяемых в автомобилестроении, тракторостроении, железнодорожном транспорте и других отраслях машиностроения.

Для для изготовления пружин особо ответственного назначения, рессор автотранспорта.

Для изготовления рессорной полосовой стали толщиной 3 мм - 24 мм.

Для производства плоских и круглых пружин, рессор, пружинных колец и других деталей пружинного типа, от которых требуются высокие упругие свойства и износостойкость; бандажи, тормозные барабаны и ленты, скобы, втулки и другие детали общего и тяжелого машиностроения.

Для производства тяжелонагруженных пружин, торсионных валов, пружинных колец, цанги, фрикционных дисков, шайб пружинных.

Для производства тяжелонагруженных пружин, торсионных валов, пружинных колец, цанг, фрикционных дисков, шайб Гровера и др.

Для изготовления автомобильных и тракторных рессор, пружин подвижного состава железнодорожного транспорта.

Для производства ответственных и тяжелонагруженных пружин и рессор.

Для изготовления крупных высоконагруженных пружин и рессор ответственного назначения.

Для производства ответственных и высоко нагруженных пружин и рессор, изготовляемых из круглой калиброванной стали.

Для производства рессор, пружин и других деталей, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.

Для изготовления пружин, рессор, упорных шайб, тормозных лент, фрикционных дисков, шестерен, фланцев, корпусов подшипников, зажимных и подающих цанг и других деталей, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и деталей, работающих без ударных нагрузок.

Для производства термически обработанной проволоки диаметром 1.2 - 5.5 мм предназначенной для изготовления пружин.

Для производства ответственных и высоконагруженных пружин и рессор.

Для изготовления термически обработанной проволоки диаметром 1.2 - 5.5 мм для изготовления пружин.

Для производства термически обработанной проволоки диаметром 1.2 - 5.5 мм для изготовления пружин.

Для изготовления рессор, пружин и других деталей, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, а также износостойкость.

Для производства пружин механизмов и машин.

Для изготовления пружин различных машин и механизмов различных отраслей промышленности; ножей землеройных машин.

Для изготовления тяжело нагруженных пружин ответственного назначения.

Для изготовления круглых и плоских пружин различных размеров, пружин клапанов двигателя автомобиля, пружин амортизаторов, рессор, замковых шайб, дисков сцепления, эксцентрики, шпиндели, регулировочные прокладки и другие детали, работающие в условиях трения и под действием статических и вибрационных нагрузок.

Для производства круглых и плоских пружин и других деталей, работающих в условиях трения и под действием вибрационных нагрузок.

Для изготовления пружин, фрикционных дисков и других деталей, к которым предъявляются требования высоких прочностных и упругих свойств и износостойкости.

У нас Вы можете купить следующую металлопродукцию в пружинных сталях 65Г, 60С2А, 60С2ХА, 60С2ХФА, 55С2А, 51ХФА, 50ХФА, 55ХГР, 60С2Н2А, ст 65, ст 70, ст 80, сталь рессорно-пружинная ГОСТ 14959-79,

круг горячекатаный ГОСТ 2590-2006, от 10 до 300мм,
круг кованый ГОСТ 1133-76, от 240 до 1000мм,
круг калиброванный ГОСТ 7417-74, от 5 до 80мм,
круг ГОСТ 8479-70 поковка круглая от 240 до 1000 мм сталь 65Г,
проволока пружинная ГОСТ 14963-78 сталь 60С2А, 51ХФА, от 0,5 до 14мм,
проволока пружинная ГОСТ 9389-75 сталь У8А, сталь 70, от 0,14 до 8мм,
квадрат ГОСТ 2591-2006 (горячекатаный) от 10 до 200мм,
квадрат ГОСТ 8559-75 (калиброванный) от 5 до 60мм,
лист стальной ГОСТ 19903-74 сталь 60С2А от 2 до 30мм,
лист стальной ГОСТ 19903-74 сталь 65Г от 2 до 60мм,
лист стальной ГОСТ 19904-90 сталь 65Г, 60С2А от 0,5 до 2мм.

Оперативная и полная информация о наличии, ценах, условиях и сроках отгрузки по телефонам отдела сбыта:

Пружинная сталь

Этот сплав отличается одной уникальной характеристикой – способностью возвращаться в исходную форму, когда прекращается давление. Это свойство удобно, если не хотите, чтобы пружина лопнула или необратимо деформировалась. Используя пружинную сталь, можно получать износостойкую продукцию для нужд машиностроения и других отраслей промышленности.

Базовые особенности пружинной стали

Пружинная сталь – это сплав с низким процентным содержанием легирующих компонентов (в целом до 2,5%). Он нужен, чтобы изготавливать пружины, рессоры и другие изделия, где очень важна упругость – способность возвращаться к первоначальной форме после прекращения давления, скручивания, сгиба.

У пружинной стали хорошая сопротивляемость к процессу хрупкого разрушения. Наличие этого свойства особенно актуально при производстве узлов разных систем автомобилей, шасси небольших самолетов, отмычек. Металл отличается пластичностью и улучшенной упругостью благодаря отпуску в температурном диапазоне от +300 до +480°.

Свойства стали меняются из-за обработки, а не включения других компонентов. Если вы разожмете пружину, она вернется в привычную форму. При этом ее химические свойства и физические характеристики не изменятся.

Варианты применения пружинной стали разных марок

Как понятно из наименования категории, сталь пружинная нужна для создания пружин разного назначения. Однако, это не единственный вариант ее применения.

Пружинная сталь потребуется в следующих случаях:

изготовление струн для фортепиано и других музыкальных инструментов;
для антенн, зажимов, листовых рессор;
создание мечей для спортсменов, занимающихся историческим фехтованием и участвующих в сценических боях;
для гибких и износостойких отмычек;
производство прокладок, уплотняющих соединения.

Состав низколегированного сплава и процентное содержание компонентов указано в маркировке. Например. 61Г – это дешевый, твердый и упругий материал, отличающийся невысокой прочностью на усталость (до 200 тысяч циклов). Благодаря высокому пределу текучести и силе пружина возвращается к исходной форме после скручивания.

Пружинную сталь используют при изготовлении торсов подшипников, кромок, шестеренок и других механизмов, которым важна улучшенная сопротивляемость к износу, способность выдерживать непрочное разрушение. Металл имеет повышенную пластичность, релаксационную стойкость, ограничение упругой деструкции.

Если пружинную сталь неправильно закаливать, изделия из этого металла отличаются ломкостью и легко крошатся. Поэтому мастера производства четко соблюдают технологию работ и рекомендованные температурные режимы работы со сталью.

Физические свойства пружинной стали разных марок

Пружинная сталь отличается такими характеристиками:

Сопротивляется упругой деформации. Стальную пружину сложно сжать, поэтому после разжимания она легко вернется к изначальной форме.
Если на пружину из стали не давить, изделие вернется к исходному виду. Это называют низким показателем остаточного растяжения.
Сохраняет кристаллическую структуру. Если пружину сжать, она не растрескается, не сломается. Это свойство становится возможным благодаря смешиванию стали с маленькими дозами никеля, хрома, других металлов.
Если использованы легирующие компоненты, образующие тончайшую оксидную пленку, изделие из стали сопротивляется коррозии.
Устойчива к различным химическим реакциям окисления и восстановления. Это свойство также объясняется добавками к стали.

Имеем дело с гибким, выносливым, пластичным сплавом. Он нашел применение в разных сферах промышленности, в том числе – химической и пищевой. С ним можно работать в широком температурном диапазоне (до +250°).

Добавки к стали

Свойства стали во многом зависят от количества легирующих добавок и технологий обработки. Для упругости пружинной стали металл закаливают по сечению. Если этого не сделать, высокий предел текучести будет заметен на отдельных частях изделия. При длительном давлении вероятен риск надлома или растрескивания.

Оптимальное количество углерода в стали – до 0,7%. Если превысить рекомендованную норму, риск растрескивания металла от долгой нагрузки существенно вырастет. В таком случае пружинная сталь станет бесполезной.

Рекомендованные концентрации легирующих добавок:

добавление к стали никеля – до 2,5%;
использование марганца – от 0,1 до 1,1%;
добавление вольфрама – не более 1,2%;
использование никеля – в пределах 1,7%;
применение меди – обычно потребуется до 0,15%.

При работе со сталью используют закалку – укрепляющую термическую обработку при температуре от +800°C до +900°C. Эта процедура повышает предел текучести, но провоцирует выработку мартенсита (пересыщенного твердого углеродного раствора). Чтобы его разрушить, используют отпуск – нагрев легированной стали до +500°C с дальнейшим охлаждением заготовки. Требования к производству четко обозначены в ГОСТ.

Недостатки пружинной стали

Несмотря на выдающиеся физические характеристики стали с низким содержанием легирующих компонентов, нельзя закрывать глаза на два ее весомых недостатка. Далее расскажем о них подробнее.

Первый недостаток при работе с этой сталью – материал плохо поддается свариванию. Из-за закалки наружный слой немного деформируется и разрушается. Если расплавить внешний закаленный слой стали, вы создадите плохой сварной шов с трещинами.

Также такие металлы тяжело резать потому, что главное свойство пружинных сталей заключается в высокой сопротивляемости упругой деформации.

Однако, если правильно учесть преимущества и недостатки сплавов, можно максимально эффективно использовать их в производстве деталей.

Марки стали

По нормам ГОСТ каждому металлу присвоен уникальный короткий код, который должен рассказать о количестве легирующих элементов сплава и их процентном соотношении. Код состоит из комбинации буков и чисел. Сначала указано содержание углерода, а потом – соотношение металлов в порядке убывания.

Если нет цифр возле буквенного обозначения легирующего элемента, это указывает на то, что он содержится в малых дозах (до 1%). В коде перечислены все добавки, присутствующие в сплаве. Это позволяет заказчикам выбирать стали определенных марок, чтобы создавать продукцию с улучшенными характеристиками.

Самые популярные марки сталей:

50ХГ – марка стали с углеродной концентрацией до 0,5%. Ее используют при производстве рессор автомобилей и узлов для локомотивов. В сплаве сталей присутствуют малые марганцевых и хромовых присадок (до 1%).
60Г – рессорно-пружинная сталь с 0,6% углерода и марганцем до 1%. Она нужна для колец, тормозных башмаков автомобилей и мотоциклов.
70С3А – сплав сталей, состоящих из таких компонентов: углерод (0,7%), силиций (3%); азот (не более 1%). Нужна при создании упругих пружин в тяжелых нагруженных механизмах.
85 – сплав стали с 0,85% углерода и без других легирующих добавок. Используется при изготовлении АКПП. Аналогичной считается марка стали 65, где 0,65% углеродного содержимого.
70 Г2 – сплав сталей с углеродом (0,7%) и запасом марганца (до 2%), который нужен для создания ножей сельскохозяйственной техники.
60С2 – сплав, где до 2% кремния и всего 0,6% углерода. Он нужен для нагруженных валов, шайб, пружин различного назначения.

В составе сплава можно обнаружить небольшие концентрации марганца, вольфрама, кремния, хрома. Наибольшим спросом пользуются те виды стали, которые имеют однородную структуру, хорошее соотношение пластичности и прочности. Их задействуют при производстве пружин для железнодорожного транспорта. Например, сталь марки 55С2А содержит до 0,55% углерода, до 2% кремния и не более 0,025% фосфора и серы. Ее используют в производстве пружин локомотивов и дрезин. Сталь марки 55С2А также содержит до 0,2% меди.

Производство пружинной стали

Есть несколько видов поставки стали – «лист», «проволока», «квадрат» или «шестигранник». Производство выбирает форму поставки, учитывая способ обработки и финальный вид изделия.

Чтобы предоставить пружинную сталь с высокими эксплуатационными характеристиками, нужно учитывать такие особенности:

структура – химический состав сплава, выбранные способы дальнейшей обработки заготовок;
присутствие неметаллов в составе стали, которые можно устранить, делая выплавку и разливку;
размер, форма детали (пружина из стали может быть спиральной или дугообразной).

Во время растягивания изделия, витки пружины подвергаются различным нагрузкам изнутри и снаружи. При этом внутренним виткам приходится иметь дело с наибольшей деформацией. Концы пружины используются для креплений, поэтому в этих местах также может быть повышенная нагрузка. С учетом этих характеристик компания «Стальмет» поставляет те виды стали, которые предпочтительно подходят для сжатия или растяжения. Мы четко соблюдаем требования ГОСТ. Организовываем оптовые или розничные поставки сталей с необходимыми вам характеристиками.

Технологии изготовления пружинной стали всех марок

Для получения сплава с необходимыми физическими характеристиками, мы используем два вида обработки стали: отпуск и закалку. Оба процесса нужно выполнять с четким соблюдением температурного режима и установленной технологии. В противном случае пружина легко раскрошится в процессе эксплуатации механизма, что очень неудобно предприятиям.

Особенности обработки металла:

Закалка – это процесс упрочнения металла при высокой температуре. Эта процедура позволяет повысить предел текучести. Так можно получить упругий, ковкий, износостойкий материал для пружин разных видов транспорта.
Закалка имеет весомый недостаток – образование мартенситных соединений внутри стали. Они делают так, чтобы материал был и твердым, и ломким одновременно. Чтобы избавиться от этого недостатка, такие соединения стоит разрушить.
Отпуск – это процесс, направленный на разрушение мартенситных соединений в стали. В отличие от закалки, процедура предполагает нагревание до невысокой температуры с последующим остыванием. Так соединения разрушаются, и материал приобретает необходимые свойства.

Температура обработки зависит от легирующих компонентов и марки. Например, для марки 65Г рекомендовано закаливание при температуре до +850°, а отпуск – до +500°. Так можно устранить лишние напряжения внутри металла, придать стали необходимые характеристики. Процедура нормализации не нужна.

Закалка пружинной стали разных марок

Закалка улучшает показатели прочности и износостойкости вдвое. Однако, эти уникальные характеристики можно зафиксировать только в том случае, когда процедура выполнена с соблюдением технологии.

При закаливании играют роль такие параметры:

способ нагрева стали;
температура за окном;
характер остывания пружинной стали;
состав стали (сколько и каких легирующих добавок, сколько углерода);
как сохраняется температурный диапазон;
как охлаждают заготовку из стали после закаливания;
как хранится металл разных марок.

Сплавы сталей с малым количеством легирующих компонентов лучше нагревать быстро, иначе углерод быстро испарится, что негативно скажется на свойствах стали. Однако, важно не допустить и неравномерного разогрева. Если металл разогрет неравномерно, может повыситься риск трещин, кромок, разрушения углов стали.

Электрические печи логично использовать при закаливании тонкого металла, которому не нужен равномерный прогрев. В остальных случаях использование газовой печи – это практично, удобно и экономично при работе со сталью.

Время выдержки стали зависит от характеристик печи, формы изделия, марки, других особенностей. Материал со сложной формой нуждается в дополнительном прогреве. Квалифицированные специалисты производства проконтролируют процесс закаливания, чтобы металл приобрел необходимые прочностные характеристики, не стал подвержен повышенному риску образования трещин.

Термический отпуск пружинных сталей различных марок

Чтобы не иметь дело с твердыми мартенситными фракциями, мы выполняем отпуск сразу после закаливания сталей. Температурный режим данного процесса зависит от марки стали. Отпуск можно выполнять в пламенной или электрической печи. Длительность процедуры зависит от характеристик печи. Среднее время – от 30 до 150 минут при условии воздушного охлаждения. Обычно процедуру выполняют при температуре до +500°. Чтобы не повредить сплав стали, контрольные процедуры стоит выполнять только после того, как материал полностью остынет.

Специфика работы с разными видами сталей

Тонкую хладную деструкцию используют, чтобы сделать средне- и высокоуглеродный сплав более прочным. Если у стали нет особой устойчивости к коррозии, ей потребуется сильное накаливание. Различные методики обработки позволяют улучшать показатели прочности и износостойкости.

Чтобы повысить рубеж упругости, применяют методику масленой закалки при +880° с последующим отпуском. Так улучшаются рабочие способности сталей. Чтобы повысить пластичность, сделать материал более вязким и стабильным, можно использовать методику изотермического закаливания.

Самые популярные виды сталей:

для рессор с повышенной устойчивостью к износу – марки 75,80 и 85;
для изготовления узлов разного оборудования – 55ХГ, 55 ХГА, 55С2;
для создания тяжелонагруженных пружин – 60 С2Г.

Большинство перечисленных марок сталей устойчиво к повышенным вибрациям. Все образцы восстанавливают форму после устранения причин деформации.

Заключение о пружинных сталях

Пружинная сталь – это сплав, имеющий повышенный предел текучести. В эту категорию относят стали, которые могут восстановить исходный внешний вид после того, как давление и другое воздействие прекратится. Такое свойство и объясняет использование данной группы сталей в производстве пружинных соединений – тормозных башмаков, фрикционных дисков, рессор, шестеренок, колец.

Металл проходит процедуру закалки с последующим отпуском, чтобы получить свои выдающиеся характеристики. При этом в сплаве немного легирующих компонентов. Обычно в нем до 1% углерода, а также небольшие дозы вольфрама, марганца, азота, меди. Допустимы также минимальные концентрации неметаллов (обычно до 0,025%).

Главными минусами таких сталей считают неудобную резку и проблематичную сварку. Однако, они прекрасно переносят сжатие. Если обработка выполнена с соблюдением температурного режима и технологии, материалу не грозит риск крошения и образования трещин.

Возможно производство сталей с такими особенностями:

регулирование участков мартенсита;
контроль микроструктуры металла;
сниженный минимальный порог углерода и его максимальная концентрация в составе сталей;
проверка металла на усталость;
фиксация предела упругости сталей;
ограничение концентрации неметаллов в составе.

Производство пружинных сталей – это двухэтапный процесс. Сначала металлу придают повышенную прочность благодаря специальной термической обработке в печи (закалке). Так предел текучести повышен, но вырабатывается мартенсит. Чтобы от него избавиться, переходят ко второму этапу производства сталей – отпуску. Потом материал самостоятельно остывает на открытом воздухе.

Чтобы получить материал с выдающимися характеристиками, нужно четко соблюдать нормы ГОСТ касательно технологий обработки и использования легирующих добавок.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Основные марки и закалка рессорно-пружинной стали

Особой разновидностью стального сплава является рессорно-пружинная сталь. Пружинная сталь обладает рядом особенностей — очень высокий предел текучести, твердость, приемлемый уровень коррозийной устойчивости. Такой материал может гнуться, изменять свою форму под действием внешних факторов. Во время сжатия он сохраняется все свои физические свойства (прочность, механическая устойчивость, химическая инертность). Если такую пружину разжать, то материал вернется в свою обычную форму с сохранением всех физических свойств.

Основные сведения

Рессорно-пружинная сталь — сплав, который обладает очень высоким пределом текучести. Предел текучести — это физическое свойство какого-либо материала, характеризующее напряжение, при котором деформация продолжают расти без увеличения нагрузки. По факту этот показатель отражает способность материала сохранять свою форму при изгибе и скручивании.

Чем лучше материал сохраняют форму при деформации, тем выше у него предел текучести. Высокий предел текучести возникает в материале за счет специальных методов обработки (закалка, отпуск). Это отличает сталь-пружину от многих других стальных сплавов, которые обычно «обретают необычные свойства» за счет включения в их состав различных легирующих добавок.

В России для производства пружинной стали применяются низколегированные сплавы с минимальным количеством добавочных компонентов. В американских, европейских, азиатских странах также часто применяются среднеуглеродистые и высокоуглеродистые соединения, содержащие хром.

Также применяются соединения, содержащие большое количество марганца, никеля, кремния, вольфрама, азота. Эти компоненты делают материал еще более пластичным, а также повышают его химическую инертность (то есть такой материал не будет вступать в реакцию с щелочами, кислотами, солями). Как ясно из названия, пружинная сталь обычно применяется для производства пружин, торсионов, рессор, фортепианных струн, хомутов и многих других изделий.

Физические свойства

Высокое сопротивление упругой деформации. Этот показатель отражает тот факт, как легко пластичный элемент подвергается сжатию при наличии внешних источников давления. В случае высокого сопротивления стальная пружина плохо поддается сжатию, что помогает детали восстановить свою естественную форму после разжатия.
Низкий коэффициент остаточного растяжения. При наличии внешнего источника давления такой материал принимает соответствующую форму. Однако после исчезновения такого источника давления деталь вновь принимает старую форму. Чем ниже коэффициент остаточного растяжения, тем слабее материал подвергается остаточной деформации при исчезновении внешнего источника давления.
Хорошая прочность. При сжатии стальной пружины деталь не трескается, сохраняется свою кристаллическую структуру, не рассыпается на несколько частей. Естественная прочность детали может быть повышена за счет внесения в состав стального сплава различных легирующих добавок (никель, хром, титан, свинец).
Неплохая коррозийная устойчивость (при наличии легирующих компонентов). Если пружина изготовлена из стали с большим содержанием хрома, то она будет хорошо выдерживать коррозию. Физика процесса выглядит так: при наличии в металле хрома на поверхности материала создается тонкая оксидная пленка. Такая пленка препятствует контакту железа с кислородом, азотом, что минимизирует риск возникновения ржавчины.
Химическая инертность (при наличии легирующих компонентов). Легирующие добавки на основе ванадия, вольфрама, алюминия, селена, кремния уменьшают вероятность контакта железа с внешними веществами. Поэтому при контакте металла с каким-либо химическим веществом окислительно-восстановительные реакции не возникают. Это делает пружину инертной в химическом смысле.

Легирующие добавки

Чтобы сталь-пружина стала упругой, она должна пройти прокаливание по всему своему сечению. Этот момент является очень важным. Если его проигнорировать, то высокий предел текучести возникнет только на отдельных фрагментах детали. Поэтому при длительном сжатии такая деталь может треснуть, надломиться или лопнуть.

При выборе стального сплава для изготовления пружинно-рессорного элемента нужно помнить о концентрации легирующих добавок. Оптимальная концентрация углерода в составе сплава — 0,5-0,7%. Применение материала с более высоким содержанием углерода допускается, однако в этом нет большого практического смысла. Ведь в таком случае значительно повышается риск растрескивания материала при длительной нагрузке, что делает сталь-пружину бесполезной.

Кремний — не более 2,5%.
Марганец — до 1,1%.
Вольфрам — до 1,2%.
Никель — не более 1,7%.

Для получения рессорной стали используются закалка обычного стального материала. Закалку рекомендуется проводить при температуре порядка +800-900 градусов. Во время закалки заметно повышается предел текучести, но одновременно с этим образуется большое количество мартенсита, который негативно влияет на упругость. Для разрушения мартенсита применяются различные технологии. Оптимальная методика — это применение отпуска при средних температурах (400-500 градусов).

Недостатки пружинной стали

Плохая свариваемость. Закалка приводит к частичной деформации, разрушению наружного слоя материала. В случае сварки расплавление внешнего закаленного слоя может привести к созданию плохого, некачественного шва с трещинами.
Проблематичная резка. Рессорный стальной сплав обладает высоким сопротивлением упругой деформации, поэтому резать такой материал будет сложно.

Марки стальных сплавов

В соответствии с нормами ГОСТ любой металл маркируется с помощью специального короткого кода, который отражает количественный состав сплава. Код имеет буквенно-числовое обозначение. Структура кода такая — ЧЛ1Л2Л3. Расшифровывается код следующим образом:

Ч — это число, которая отражает содержание углерода в сотых или десятых долях процента.
Л1, Л2, Л3 — это легирующие добавки (буква) и ее содержание в целых долях процентах (число). Если возле обозначения добавки число отсутствует, то это значит, что элемент содержится в концентрации менее 1%. Обозначения для некоторых элементов: Х — хром, Н — никель, С — кремний, Г — марганец, В — вольфрам, А — азот.
Если легирующая добавка одна, то она записывается в виде Л1. При наличии дополнительных элементов легирующие добавки записываются в виде Л2, Л3 и так далее.
Для примера рассмотрим два сплава: 50ХГ и 65С2ВА. Сплав 50ХГ содержит 0,50% углерода, а также хром и марганец в концентрации менее 1%. Сплав 65С2ВА содержит 0,65% углерода, 2% кремния + вольфрам и азот в концентрации менее 1%.

Технология закалки, отпуска пружинной стали

Сперва выполняется закалка пружинной стали при высоких температурах. Благодаря закалке заметно повышается предел текучести материала, что делает сталь упругой, ковкой, устойчивой.
Однако во время высокотемпературной закалки внутри сплава образуются мартенситные соединения, которые резко ухудшают упругость материала, делают его необычайно ломким и твердым.
Чтобы избавиться от мартенситных соединений следует применять отпуск пружинной стали при невысоких температурах. Во время такой обработки мартенситы разрушаются, что позволяет получить материал с нужными свойствами.

Обратите внимание, что температура и время обработки на каждом из этапов зависят от того, какие применяются марки пружинной стали. Для примера: марка рессорно пружинной стали 65Г должна проходить закалку при температуре +800-850 градусов, отпуск — при +400-500 градусах.

В ряде случаев закалка, отпуск комбинируются с процедурой нормализации металла. Эта процедура позволяет избавиться от лишних напряжений внутри металла, однако в большинстве случаев нормализация происходит сама собой во время остывания материала. Поэтому дополнительная обработка методом нормализации обычно не требуется.

Термическая закалка

Методика нагрева металла, характер остывания материала, температура окружающей среды.
Состав металла, наличие и тип легирующих добавок, общая концентрация углерода.
Способ сохранения нужного температурного диапазона для проведения закалки.
Методика охлаждения материала после проведения закалки, способ хранения материала.

Малолегированные стали рекомендуется нагревать быстро. Ведь при медленном нагреве происходит постепенное испарение углерода, что критично для малолегированных материалов. Однако со скоростью нагрева не нужно перестараться. Если нагрев будет идти очень быстро, то в таком случае может произойти неравномерный разогрев материала. Из-за этого возрастает риск образования различных металлических дефектов (трещины, кромки, разрушение углов).

Оптимальным способом нагрева будет применения двух печей. В первой печи материал постепенно нагревается до 500-700 градусов, а потом он поступает во вторую печь, где происходит финальная закалка.

Для нагрева рекомендуется применять газовые печи. Однако во время нагрева следует следить за распределением тепла, чтобы избежать появления «термических островков» на металле. Электрические печи нагреваются достаточно медленно, поэтому их применение в данном случае проблематично с практической точки зрения. Единственное исключение из этого правила — закалка тонких металлов, которые не нуждаются в дополнительном равномерном прогреве по понятным причинам.

Время выдержки зависит от многих параметров, однако в среднем общее время закалки составляет 80 минут для пламенных печей и 20 минут для электрических установок. Определенное значение также имеет форма изделия. При работе с плоским листами закалка может проводиться быстро. Тогда как в случае материала, обладающего сложной формой, рекомендуется выполнить дополнительный прогрев. Оптимальный способ охлаждения материала — на открытом воздухе.

Финальный термический отпуск

Чтобы избежать появления твердых мартенситных фракций, нужно выполнить термической отпуск непосредственно сразу же после закалки. Температурный режим также зависит от того, какая марка рессорно пружинной стали подвергалась закалке. Для отпуска можно применять как пламенные, так и электрические печи. Тип печи будет также влиять на длительность отпуска.

Пример: сталь 65Г рекомендуется подвергать высокому отпуску при температуре +400-500 градусов. Способ охлаждения — воздушный. Время выдержки — 30-150 минут в зависимости от типа печи. После проведения закалки рекомендуется выполнить контрольные мероприятия. Однако делать это нужно только после полного остывания материала, чтобы не повредить сплав.

Заключение

Пружинная сталь обладает повышенным пределом текучести. Благодаря этому материал легко поддается сжатию, однако после разжатия он быстро восстанавливает свою естественную форму. Как ясно из названия, из подобной стали делаются различные пружинистые соединения — рессоры, кольца, тормозные башмаки, фрикционы. Пружинную сталь получают путем закалки обычного стального сплава. Для обработки подходят 50ХГ, 60Г, 70С3А, 85 и другие марки стали.

Пружинная сталь обладает несколькими недостатками. Главные минусы — это неудобная резка и проблематичная сварка.

Производство пружинистой стали выполняется в два этапа. На первом этапе материал помещают в электрическую или пламенную печь, где материал проходит термическую закалку. Во время этой процедуры повышается предел текучести, но одновременно с этим в металле образуется мартенсит. Этот материал при затвердевании становится очень прочным, что негативно сказывается на свойствах металла. Поэтому после закалки необходимо обязательно выполнить термической отпуск. Подобная обработка позволит расплавить вредный мартенсит. Для отпуска можно применять те же самые печи, однако температуру в них нужно значительно снизить. После отпуска металл рекомендуется поместить под открытый воздух, чтобы он смог самостоятельно остыть до комнатной температуры.

Рессорно-пружинные стали

Рессорно-пружинные стали – это специальные стали, которые предназначаются для производства различных упругих элементов, в частности пружин и рессор.

Данный тип материала относится к высоко- и среднелегированным сталям. Главное отличие рессорно-пружинной стали от иных видов – это значительно увеличенный предел текучести данного материала. Другими словами можно сказать, что этот тип обладает высокой степенью упругости, то есть возвращается в исходные состояния и форму после устранения нагрузки. Это параметрическое свойство обусловлено областью применения рессор и пружин. В нормальном режиме работы они постоянно подвергаются сжатию/растяжению или упругой деформации и должны выполнять свои функции даже после большого цикла наложения и снятия деформации. Также данный материал должен обладать хорошей пластичностью и высокой стойкостью к хрупким разрушениям.

Основными легирующими элементами являются кремний, марганец, вольфрам и никель. Эти присадки увеличивают сопротивление пластическим и упругим деформациям путем измельчения зерна сплава. Готовым продуктом можно считать и проволоку, которую в дальнейшем применяют при изготовлении витых и компонованных пружин.

Свойства рессорно-пружинной стали

Основными характеристиками для данного вида сталей является высокое сопротивление упругим деформациям и низкий коэффициент остаточного растяжения. Это связано с недопустимостью увеличения или уменьшения конструкционного размера пружины.

Хороших конструкционных и эксплуатационных свойств добиваются, протягивая заранее патентированную проволоку при низких температурах, при этом производят сильную обтяжку материала.

Процесс патентирования ведется в промежутке между двумя вытяжками, сталь нагревают выше температурной точки образования аустенита и затем охлаждают в ванне с расплавом свинца, при этом аустенит переходит в тонкопластинчатый сорбит и увеличивается её механическая прочность.

Для достижения одинаковых физико-химических свойств по всему сечению материала пружинная сталь должна пройти процесс прокаливания сквозной методикой, это обеспечит гомогенную структуру по всему сечению. Особенно важен этот метод для изготовления рессор и пружин большого диаметра, когда неравномерность свойств исходного материала может привести к разрушению готового изделия.

Как для любого другого материала, для рессорно-пружинной стали характерно наличие в составе углерода. В данном случае его содержание может колебаться в пределе 0.50-0.80 % от массы сплава. Дополнительно используют такие легирующие добавки:

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

Микроструктура рессорно-пружинной стали

Стоит заметить, что хром и марганец при совместном легировании увеличивают сопротивление стали низким пластичным деформациям. Никель и вольфрам образуют тонкую и однородную структуру карбидной фракции, которая препятствует дислокации.

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

Закалка данного типа производится при температурах 850 – 880 о С, но после такой термической обработки сталь проявляет слабые упругие свойства из-за образования мартенсита, для повышения данного типа свойств её отпускают при температурах порядка 420-510 о С, что способствует образованию 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 – положительно сказывается на показателях пластичности и вязкости материала.

Стали данного типа обладают хорошими антикоррозионными свойствами из-за наличия в составе сплава таких легирующих добавок как хром и молибден. Это положительно сказывается на длительности эксплуатации и препятствует образованию трещин во время работы.

Стоит отметить так же несколько основных недостатков рессорно-пружинной стали:

плохая свариваемость – это обусловлено разрушением наружного слоя материала и локальном перегреве детали;
сложность резки – некоторые трудности возникают при попытках реза такого типа стали, связанно это напрямую с большим сопротивление деформации.

Классификация пружинных сталей

Для начала разберем маркировку такого типа материала, чаще всего она имеет вид «50А2БВГ», где:
50 – содержание углерода в долях процента;
А2 – легирующий элемент №1 и его содержание в процентах;
Б,В,Г – легирующие элементы №2,3,4 и т.д.

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

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

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

Рассмотрим основные классификации данного типа:

По способу обработки:

Кованный и горячекатаный.
Калиброванный.
Со специальной обработкой наружных поверхностей.
Горячекатаный круглый с обточенной поверхностью.

Качественная.
Высококачественная.

Марка рессорно-пружинной стали дает возможность определить её конструкционные и физико-химические свойства, определить область использования и возможности по механической обработке.

Область использования пружинной стали

Исходя из названия, можно сделать вывод, что данный вид предназначен для использования в областях, связанных с большими упругими деформациями, растяжением, скручиванием. Применяют такую сталь для изготовления всевозможных видов пружин для разнообразного технологического оборудования, полосок стали под рессоры, суппорты и прочее.
Основные области использования:

производство рессор автомобилей и тяжелой техники;
производство пружин для технологично оборудования, при этом это относится к пружинам на сжатие и растяжение;
пружины плоские, цилиндрические, сложные из прутков различных сечений и др.
упругие элементы тяжелой техники, станкового оборудования;
пружины тракторной техники и локомотивной техники;
ножи земельной техники;
блокировочные и тормозные устройства;
обоймы подшипников.

Рассмотрим сводную таблицу самых распространенных марок рессорно-пружинных сталей с указанием их маркировки и области применения:

Маркировка	Основные легирующие компоненты	Эксплуатационные особенности
50ХГ	Хром, марганец	Рессоры автомобилей, пружины железнодорожной техники
50ХСА	Хром, кремний, азот	Упругие элементы 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 башмаки
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	Тяжело нагруженные пружины механизмов
85	—	Фрикционные диски с высокой прочностью

Как видно из таблицы, величина и количество легирующих присадок напрямую отвечают за износостойкость и механическую прочность деталей. Видно, что с повышение содержания углерода от 0,5% до 0,85% увеличивается прочность и упругость материала, хром препятствует образованию ржавчины, вольфрам повышает твердость и красностойкость стали, а марганец увеличивает стойкость к ударам.

Читайте также: