30.Пружинно-рессорные стали.

Эти стали подразделяются на 2 группы: стали общего и специального назначения.

К ним предъявляется достаточно широкий спектр требований, главные из которых - повышенный предел упругости и высокая усталостная прочность. Для сталей специального назначения предъявляются требования по коррозионным свойствам, теплостойкости, немагнитности, повышенным демпфирующим свойствам и др.

Пружинно-рессорные стали общего назначения - это стали углеродистые с содержанием углерода 0,5..0,85% (сталь 65, 70, 75, 85), малолегированные (сталь 60Г, 65Г, 70Г, 50С2А, 60С2А, 50ХФА, 65С2ВА и др.). Химический состав этих сталей регламентирован ГОСТ 14959-79.

Пружины изготовляют витыми из проволоки, ленточными, тарельчатыми, а рессоры – из полосы соответствующего профиля.

Используются пружины и рессоры весьма широко: в автомобиле, например, их не менее 100, в самолете – тысячи.

Цилиндрические пружины из проволоки навивают на автоматах из патентированной проволоки. Патентирование – это изотермическая закалка в потоке, далее возможна холодная пластическая деформация волочением с отжатием 20 - 30% и отпуск 350..4500С на твердость 400 - 450 НВ.Схема такого процесса представлена на рис.24.

Такой процесс обработки осуществляется на специальных поточных линиях.

Массивные пружины (например, подвеска автомобиля) упрочняют закалкой с последующим средним отпуском.

Особенности обработки рессор для обеспечения необходимой кривизны заключаются в том, что их закалку осуществляют в специальных закалочных прессах, что исключает деформации, поводки.

Режим термической обработки рессоры автомобиля ГАЗ-24 из стали 65Г представлен ниже.

1. Закалка от 8300С, (выдержка 15') в масле, в прессе.

2. Отпуск при 4500С, 2 ч.

При этом в целях предотвращения деформаций закалку проводят в специальных прессах.

Пружинно-рессорные стали специального назначения подразделяют на следующие группы:

нержавеющие: 40Х13, 40Х14Ф, 65Х13 (ГОСТ 5632-72) – упрочняемые закалкой от 10000С в масле с последующим средним отпуском (400..5000С). Высокая температура нагрева под закалку необходима для растворения карбидов хрома Сr4С и получения перед охлаждением при закалке однородного аустенита;

-жаростойкие и теплостойкие стали: 40Х9С2, 40Х10С2М, из которых изготавливают клапаны, клапанные пружины двигателей автомобилей, тракторов, танков, колосники, упрочняются закалкой от 10000С (масло) и отпуску при 450-5500С;

- высокопрочные мартенситно-стареющие стали: 07Х16Н4Б, 09Х17Н7Ю, 03Х10Н11М2Т. После закалки от 10000С эти стали имеют мартенситную структуру, но этот мартенсит мягок, так как углерода в нем мало (<0,10%). В этом состоянии изготовляют пружину навивкой или точением, далее пружину подвергают отпуску (старению) при 4800С, 2 ч и вследствие выделения дисперсных интерметаллидов, например Ni3Ti, NiAl, пружина упрочняется до НRс = 40..50 ед.

Следует отметить, что стали данной группы применяются не только для изготовления специальных пружин, но и в качестве конструкционных сталей в самых разных областях техники.

На работоспособность пружин и рессор существенное влияние оказывает состояние поверхности (уменьшение шероховатости и поверхностный наклеп повышают сопротивление усталости, обезуглероживание – снижает).