Пружинные стали. Рессорно-пружинные стали. Пружинная сталь свойства. Релаксация напряжений.

Раздел:

Материаловедение. Металловедение.

Пружины, рессоры и другие упругие элементы являются важнейшими деталями различных машин и механизмов. В работе они испытывают многократные переменные нагрузки. Под действием нагрузки пружины и рессоры упруго деформируются, а после прекращения действия нагрузки восстанавливают свою первоначальную форму и размеры. Особенностью работы является то, что при значительных статических и ударных нагрузках они должны испытывать только упругую деформацию, остаточная деформация не допускается. Основные требования к пружинным сталям – обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению, стойкости к релаксации напряжений.

Рессорно-пружинные стали

Пружины работают в области упругих деформаций, когда между действующим напряжением и деформацией наблюдается пропорциональность. При длительной работе пропорциональность нарушается из-за перехода части энергии упругой деформации в энергию пластической деформации. Напряжения при этом снижаются.

Самопроизвольное снижение напряжений при постоянной суммарной деформации называется релаксацией напряжений. Релаксация приводит к снижению упругости и надежности работы пружин.

Пружины изготавливаются из углеродистых (65, 70) и легированных (60С2, 50ХГС, 60С2ХФА, 55ХГР) конструкционных сталей.

Для упрочнения пружинных углеродистых сталей применяют холодную пластическую деформацию посредством дробеструйной и гидроабразивной обработок, в процессе которых в поверхностном слое деталей наводятся остаточные напряжения сжатия.

Повышенные значения предела упругости получают после закалки со средним отпуском при температуре 400…480 ^oС.

Для сталей, используемых для пружин, необходимо обеспечить сквозную прокаливаемость, чтобы получить структуру троостита по всему сечению.

Упругие и прочностные свойства пружинных сталей достигаются при изотермической закалке.

Пружинные стали легируют элементами, которые повышают предел упругости – кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом, ванадием, бором.

В целях повышения усталостной прочности не допускается обезуглероживание при нагреве под закалку и требуется высокое качество поверхности.

Пружины и другие элементы специального назначения изготавливают из высокохромистых мартенситных (30Х13), мартенситно-стареющих (03Х12Н10Д2Т), аустенитных нержавеющих (12Х18Н10Т), аустенито-мартенситных (09Х15Н8Ю), быстрорежущих (Р18) и других сталей и сплавов.

Шарикоподшипниковые стали

Территория рекламы

Шарикоподшипниковые стали по своему назначению являются конструкционными, но по составу, свойствам и структуре аналогичны инструментальным сталям. Это объясняется требованиями предъявляемым конструкторами к этим деталям:

1.Высокая статическая грузоподъемность.

2.Высокое сопротивление контактной усталости.

3.Высокая износостойкость.

4.Размерная стабильность.

Такие требования обеспечиваются химическим составом и термообработкой.

Основными легирующими элементами этих сталей являются углерод в количестве 0,85 — 1,15% и Cr 0,6 – 2,5%.

Хром обеспечивает высокую прокаливаемость а карбиды Cr23C6 высокую твердость и износостойкость. Марганец и кремний до 1% каждого 117348025400

дополнительно повышают прокаливаемость стали, которая применяется для крупногабаритных подшипников. Эта сталь должна быть высокой степени чистоты, с низким содержанием неметаллических включений.

Для обеспечения необходимой структуры и свойств, сталь подвергают отжигу на сфероидезацию, затем делают закалку 850ºС (масло). После закалки для всех шарикоподшипниковых сталей проводят низкий отпуск - 170-220ºС. В результате в стали образуется мелко игольчатый отпущенный мартенсит, с равномерно распределёнными по всему объему карбидами.

Маркировка шарикоподшипниковой стали особая. Вначале ставятся буквы ШХ, а затем цифры, показывающие содержание хрома в десятых долях процента (ШХ6- Cr0,6%).

Основные марки ШХ9, ШХ12, ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20, ШХ25.

Стали ШХ работают от -40 до +300ºС

Для рабочих температур до +600ºСиспользуют стали типа 8Х4В9Ф2Ш.

Для работы в агрессивных средах в качестве шарикоподшипниковых используют коррозионностойкую сталь 95Х18Ш.

Для изготовления крупногабаритных подшипников диаметром больше 500мм используют малоуглеродистые стали 20Х, 18ХГТ, 20ХН3А, 15ХГР. Первоначально полосу из этой стали сворачивают в кольцо, сваривают встык, механически обрабатывают до нужных размеров, а затем подвергают сквозной цементации для того чтобы количество углерода составило С ̃≥ 1,0%. После цементации применяют термообработку - нормализацию, закалку и низкий отпуск.

Нормализация проводится для устранения цементной сетки по границам зерен. Закалка для получения структуры мартенсита. Низкий отпуск для снятия внутренних напряжений.