Рессорная сталь: свойства, сферы применения

Что это? Рессорная сталь – класс легированных сталей, отличающихся высоким коэффициентом упругости и сопротивлением деформации. Этого добиваются путем добавления легирующих компонентов согласно требованиям ГОСТ.

Где используется? Благодаря своим свойствам такие сплавы применяются для изготовления нагруженных элементов подвески автомобиля, часовых пружин, вибростойких пружин и многих других деталей.

СОДЕРЖАНИЕ

Характеристики рессорной стали

Главное отличие рессорно-пружинных сталей заключается в том, что они имеют высокий модуль упругости. Данная характеристика присуща углеродистым и легированным сплавам.

Рессорная сталь применяется для того, чтобы производить силовые упругие детали с повышенной жесткостью. Дело в том, что высокий модуль упругости такой стали существенно ограничивает упругую деформацию элемента, выполненного из этого материала.

Характеристики рессорной стали

Данный продукт изготавливается по ультрасовременным технологиям, при этом цена его невысока. Лучшая рессорная сталь применяется в тракторо- и автостроении, для производства силовых установок во всевозможных устройствах.

Другое название элементов, выполненных из данного материала – пружинные стали общего назначения.

Для обеспечения требуемой работоспособности силовых упругих элементов важно, чтобы такая сталь имела высокий предел упругости и выносливости, обладала релаксационной стойкостью.

Свойства рессорных сталей

Ключевые характеристики рессорной стали – это повышенное сопротивление упругим деформациям, а также низкий коэффициент остаточного растяжения. Конструкционный размер пружины недопустимо увеличивать либо уменьшать.

Чтобы добиться необходимых свойств рессорно-пружинных сталей, патентированную проволоку протягивают при низких температурах, выполняя сильную обтяжку материала.

Свойства рессорных сталей

Патентирование проводится в промежутке между двумя вытяжками. При этом материал нагревают до температуры выше точки образования аустенита, после сталь охлаждается в ванне с расплавленным свинцом. Во время этой процедуры осуществляется переход аустенита в тонкопластинчатый сорбит, а механическая прочность повышается.

Сквозная закалка рессорной стали необходима для того, чтобы добиться одинаковых физико-химических свойств по всему сечению материала. Только в этом случае структура металла будет гомогенной.

Такая технология производства используется, если нужно изготовить рессоры либо пружины с большим диаметром. Дело в том, что, если свойства материала будут неравномерными, полученная деталь быстро разрушится.

Читайте также: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»

В состав рессорной стали входит углерод, его процентное соотношение может быть от 0,50 до 0,80 % от массы сплава. Кроме того, применяются следующие легирующие присадки:

  • кремний – до 2,5 %;
  • марганец – до 1,3 %;
  • вольфрам – до 1,3 %;
  • никель – до 1,7 %.

Необходимо отметить, что хром и марганец при совместном легировании делают сталь более устойчивой к низким пластичным деформациям.

Такие добавки, как никель и вольфрам, способствуют образованию тончайшей однородной структуры карбидной фракции, препятствующей дислокации.

Углеродистая рессорно-пружинная сталь поддается деформациям наружного слоя материала. Подобные напряжения – это концентраторы всевозможных дефектов стальной детали.

Чтобы рессорная сталь обрела твердость, ее закаливают в температурном диапазоне 850-880 градусов Цельсия. Однако закаленный материал теряет упругость, поскольку образуется мартенсит.

Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»

Чтобы сделать сталь более упругой, ее отпускают при температурах порядка 420-510 градусов Цельсия. В результате образуется троостит, повышается упругая деформация сплава до предела прочности 1200-1900 МПа и предела текучести 1100-1200 МПа.

Если сталь закаливается изотермически, когда температурный режим не меняется, удается добиться оптимальной пластичности и вязкости материала.

Рессорные стали устойчивы к образованию ржавчины, поскольку содержат в своем составе легирующие добавки: хром и молибден. За счет этого увеличивается эксплуатационный срок стальных элементов, исключается растрескивание материала при использовании деталей.

Несмотря на множество достоинств, у рессорно-пружинных легированных сталей есть минусы:

  • трудно поддается сварке, поскольку разрушается внешний слой материала, происходит локальный перегрев стального элемента;
  • сложно резать, так как материал обладает высоким сопротивлением деформации.

Требования ГОСТ к рессорной стали

Согласно ГОСТ пружинно-рессорные стали должны обладать определенными свойствами. Перечень технических требований указан в ГОСТ 14959-79. В этом документе содержатся основные характеристики углеродистых и легированных марок стали.

В ГОСТе прописаны требования касательно того, как материал должен быть промаркирован, упакован, как его правильно перевозить, хранить и использовать прокат из пружинных сталей.

Читайте также: «Дуговая сварка в защитном газе: суть процесса»

Далее приведем ключевые характеристики:

  • допустимая массовая доля меди – 0,2 %, содержание никеля в остатке – до 0,25 %;
  • такую марку рессорно-пружинной стали, как 51ХФА, можно применять только для производства упругой проволоки;
  • допустимая массовая доля серы и фосфора в материале марки 60С2Г – до 0,06 %.

Стоит отметить, что ряд требований можно не соблюдать. К примеру, по вышеуказанному ГОСТу допустимо менять процентное содержание марганца в стальном сплаве, если того требует заказчик.

Но это касается лишь пружинных сплавов, поскольку в их состав не входят легирующие добавки (никель и хром). Не стоит допускать существенного отклонения от данных в таблицах, где содержится предельно допустимая концентрация различных добавок.

Методы термической обработки рессорной стали

Есть множество способов термообработки рессорной стали. Та или иная технология подбирается с учетом производственных требований, предъявляемых к стальному изделию.

В большинстве случаев применяются два метода термообработки. С их помощью удается добиться нужных химических и физических характеристик стали. Эти два способа носят название «нормализация» и «закалка с отпуском».

Методы термической обработки рессорной стали

Если при производстве рессорной стали планируется термообработка, следует грамотно подобрать температурный режим и длительность воздействия.

Чтобы не ошибиться при выборе данных параметров, необходимо учитывать марку используемого материала. К примеру, сталь марки 65Г – доэвтектидного типа, это значит, что в ней содержится аустенит в виде твердой механической смеси с включениями феррита.

Аустенит имеет боле твердую структуру по сравнению с ферритом. Чтобы провести термообработку такой стали, потребуется выдержать низкий интервал температур при закалке. Параметры обработки для такого вида стали следующие: от 800 до 830 ?С.

Метод последующего отпуска

Ранее мы уже отмечали, что для того, чтобы получить структуру сорбита детали из стали марки 65Г, необходимо выполнить высокий отпуск при температурном диапазоне 550-600 градусов Цельсия, охлаждаться сталь должна на спокойном воздухе.

Когда деталь должна выполнять важную функцию, следует провести дополнительный низкий отпуск при температуре 160-200 градусов Цельсия, охлаждение должно происходить медленно на воздухе.

С помощью данного способа получится исключить появление термического напряжения в детали и продлить эксплуатационный срок.

Отпуск проводится как в пламенных, так и в электропечах. Они должны быть оборудованы устройством для принудительной циркуляции воздуха.

Читайте также: «Контактная сварка»

Длительность выдержки деталей в подобных печах составляет 110-160 минут. Если конфигурация изготавливаемого элемента сложная, значительные поперечные сечения, то сталь выдерживается в печах дольше.

В роли рабочей среды при закаливании стали этой марки не стоит применять воду и водные растворы солей. Дело в том, что при использовании воды материал охлаждается быстрее, в результате прокаливание происходит неравномерно.

Чтобы убедиться в том, что материал получился качественным, необходимо оценить микро- и макроструктуру стали, определить итоговую твердость рессорной стали по Роквеллу.

Поверхностная твердость деталей, сделанных из стали марки 65Г, находится в границах 35-40 НRC после нормализации и 40-45 НRC – после закалки с высоким отпуском.

Закалка рессорной стали

Рассмотрим подробнее, как закалить рессорную сталь. Прежде всего нужно подобрать подходящую температуру, длительность процедуры, а также время и температурный режим отпуска.

Только закаленная сталь обладает всеми требуемыми свойствами, необходимыми для нормальной эксплуатации изделий из этого материала.

Читайте также: «Сварка медных проводов: разбираемся в технологии»

Чтобы правильно подобрать режим закалки, стоит учитывать следующие параметры:

  • способ закалки, а также оборудование, применяемое для того, чтобы нагревать материал;
  • оптимальная температура закалки;
  • время, которое требуется для закалки стали;
  • подходящая среда для выполнения закаливания;
  • технология отпуска стали.

Маркировка рессорной стали

Рассмотрим наиболее часто используемую маркировку стали 50А2БВГ. Она расшифровывается следующим образом:

  • 50 – содержание углерода (в долях процента);
  • А2 – процентное содержание легирующего элемента номер один;
  • Б, В, Г – легирующие элементы номер два, номер три и так далее.

Важно! Когда в маркировке после легирующего элемента не указано никакое числовое значение, это говорит о том, что его количество не более 1,5 %. Если указано число 2 – массовое содержание более 1,5 %. Когда стоит число 3 – значит, процентное содержание этого вещества более 2,5 %.

Маркировка рессорной стали

К примеру, сталь 50ХГФ представляет собой сплав, где углерода содержится 0,50 %, в качестве легирующих элементов выступают хром, марганец и ванадий (процентное содержание менее 1,5 %).

Когда маркировка материала выполнена только в виде цифрового значения, к примеру 50, 65 и тому подобное, значит, сталь углеродистая. Если в маркировке указаны два и более элемента, значит, рессорно-пружинная сталь относится к легированным.

Читайте также: «Технология сварки сталей»

С помощью марки рессорно-пружинной стали можно узнать ее конструкционные, а также физико-химические характеристики, понять, в какой сфере ее допускается использовать, как правильно обрабатывать.

Сферы применения рессорных сталей

Из пружинной стали производят множество элементов, которые применяются в автомобилях, оборудовании и прочих установках.

Торсионы и рессоры, из которых состоит подвеска машин и бронетехники, производятся из материала следующих марок: 55C2, 60C2A и 70C3A.

Также для этого может быть использована сталь 50ХФА. Она идеально подходит для производства пружинных клапанов.

Сферы применения рессорных сталей

Однако из стали производят не только детали для автомобилей. Пружинная сталь – основной материал, из которого изготавливают отмычки, пружины для фрикционных дисков, всевозможные механизмы, используемые на производстве. В зависимости от вида изделия и пружины необходимо использовать ту или иную марку стали. Они отличаются между собой по многим параметрам:

  • 50ХГФА – подходит для изготовления пружин для часовых механизмов;
  • 55C2 – для рессор и пружин, устанавливаемых в подвеске авто;
  • 60Г, 65 – для производства вибростойких и износостойких пружин, упорных шайб;
  • KT-2 – для проката холоднокатаной проволоки.

В продаже можно встретить огромное количество иных марок стали, некоторые из них являются взаимозаменяемыми. К примеру, материал марки 68 можно заменить на 65ГА, сталь марки 70(Г) – аналог 60Г.

Читайте также: «Шлифовка металла»

В ГОСТе содержатся таблицы, где указаны все марки стали, а также прописано, с помощью какой технологии их можно обрабатывать, какими характеристиками они обладают.

Рессорная сталь

Оцените, пожалуйста, статью

Всего оценок: 1, Средняя: 5
5
5
1
1
Чертеж по индивидуальным размерам Чертеж по
индивидуальным
размерам
Скачать прайс Скачать прайс