Пружинні стали

Інститут авіації, наземного транспорту та енергетики

Кафедра: «Матеріалознавство та структура утворюють технологій»

Дисципліна: «Матеріалознавство ч.2»

Курсова робота

Тема: «Пружинні сталі»

Виконано:

Перевірив:

Єлабуга, 2009 р.

План:

1. Опис

2. Застосування

3. Маркування та основні характеристики

4. Особливість вальцювання пружинної сталі

5. Основні вимоги, пропоновані до ресорно-пружинної сталі

6. Характеристика матеріалу 68А

7. Література

Опис:

Пружинна сталь - сталь, яка призначена для виготовлення пружних елементів (пружин, ресор і т.д.)

Робота пружин, ресор і тому подібних деталей характеризується тим, що в них використовують тільки пружні властивості сталі. Велика сумарна величина пружної деформації пружини (ресори і т. д.) визначається її конструкцією - кількістю і діаметром витків, довжиною пружини. Оскільки виникнення пластичної деформації в пружинах не допускається, то від матеріалу подібних виробів не потрібно високої ударної в'язкості і високій пластичності. Головна вимога полягає в тому, щоб сталь мала високу межу пружності (плинності). Це досягається загартуванням з наступним відпуском при температурі в районі 300-400 ° С. При такій температурі відпустки межа пружності (плинності) отримує найбільш високе значення, а те, що ця температура лежить в інтервалі розвитку відпускної крихкості I роду, в силу зазначеного вище обставини не має великого значення.

Пружини, ресори і подібні до них деталі виготовляють із конструкційних сталей з підвищеним вмістом вуглецю (але, як правило, все ж таки більш низьким, ніж у інструментальних сталей) - приблизно в межах 0,5-0,7% С, часто з добавками марганцю і кремнію. Для особливо відповідальних пружин застосовують сталь 50ХФ, що містить хром і ванадій і що володіє найбільш високими пружними властивостями. Термічна обробка пружин і ресор з легованих сталей полягає в гартуванні від 800-850 ° С (у залежності від марки сталі) в маслі або у воді з наступним відпусткою в районі 400-500 ° С на твердість Н R З 35-45. Це відповідає ст _в = 1304-160 0 кгс / мм ^2.

Іноді такий термічній обробці піддають деталі конструкцій великої довжини і з тонкими стінками, які повинні мати високі пружними властивостями. У цьому випадку застосовують сталь ЗОХГС; після гарту і відпустки при 250 ° С вона буде мати міцність (а _в) 160 кгс / мм ^2, але в'язкість (а _д) всього лише 5 кгс-м/см ^2, а пластичність (б) 7% і (ф.) 40%. Часто пружини виготовляють зі шліфованої холоднотянутой дроту (так званої сріблянки). Наклеп (нагартовка) від холодної протяжки створює високу твердість і пружність. Після навивки (або іншого способу виготовлення) пружину слід відпустити при 250-350 ° С для зняття внутрішніх напружень, що підвищить межа пружності. Для виготовлення сріблянки застосовують звичайні вуглецеві інструментальні сталі У7, У8, У9, У10.

На якість і працездатність пружини великий вплив робить стан поверхні. При наявності тріщин, полон і інших поверхневих дефектів пружини виявляються нестійкими в роботі і руйнуються, внаслідок розвитку втомних явищ в місцях концентрації напружень навколо цих дефектів. Крім звичайних пружинних матеріалів, є і спеціальні, що працюють у специфічних умовах (підвищені температури, агресивні середовища, і т. д.).

Загальна характеристика: сталь ресорно-пружинна, малочутливі до флокенообразованію, схильна до відпускної крихкості при утриманні Mn ≥ 1%, не застосовується для зварних конструкцій. Щільність при 20 ° С - 7,81 х10 ³ кг / м ³. Модуль нормальної пружності при 20 ° С - 215 ГПа. Питома теплоємність при 20-100 ° С - 490 Дж / ​​(кг · ° С)

Вони працюють в області пружної деформації металу під впливом циклічних навантажень. Тому вони повинні мати високе значення межі пружності, текучості, витривалості при необхідності пластичності і високому опорі крихкому руйнуванню.

Пружинні стали містять С = 0,5 - 0,75%, Si до 2,8%, Mn до 1,2%, Cr до 1,2%, V до 0,25%, Bе до 1,2%, Ni до 1,7%. При цьому відбувається подрібнення зерна, що сприяє зростанню опору стали малим пластичним деформаціям, а отже, її релаксаційної стійкості. Широке застосування на транспорті знайшли крем'янисті стали 55С2, 60С2А, 70С3А. Однак вони можуть піддаватися зневуглецювання, графітизації, різко знижує характеристики пружності і витривалості матеріалу. Усунення зазначених дефектів, а також підвищення прокаливаемости і гальмування зростання зерна при нагріві досягається додатковим введенням в крем'янисті стали хрому, ванадію, вольфраму і нікелю. Для виготовлення пружин також використовують холоднотягнутий дріт (або стрічку) з високовуглецевих сталей 65, 65Г, 70, У8, У10 і ін. Застосовуються також пружини спеціального призначення з мартенситних сталей 30Х13А, мартенситно - старіючих 03Х12Н10Д2Т, аустенітно-мартенситних 09Х15Н8Ю та інших сталей і сплавів. Стали гартують з температур 830 - 880 ° С і відпускають на тростит (380 - 550 ° С).

Мають високу межу текучості. Ставлення межі плинності до границі міцності 0,8-0,9. Для листових ресор і пружин підвісок застосовують крем'янисті і марганцевистих стали 50ХГ, 50Г2, 05Г, 55С2 та ін Для торсіонних валів використовуються стали 45ХНМФА, G0C2A, 70СЗА.

Для підвищення втомної міцності деталей, що працюють при високих коливальних навантаженнях, необхідно забезпечити в поверхневому шарі створення залишкових стискаючих напруг. З цією метою застосовують заневоліваніе пружин, заневоліваніе і карбування торсіонних валів, обкатку роликами, пластичну осідання і дробеструйную обробку листових ресор. Легована ресорно-пружинна сталь, термооброблена до твердості HRC 45-50, має межу втоми при крученні 190 МПа. Після дробеструйной обробки межа втоми збільшується до 350 МПа (3500 кгс/см2).

Застосування:

Пружини, ресори, упорні шайби, гальмівні стрічки, фрикційні диски, шестерні, фланці, корпуси підшипників, затискні і подають цанги та інші деталі, до яких пред'являються вимоги підвищеної зносостійкості, і деталі, що працюють без ударних навантажень.

Види продукції, що поставляється: у гарячекатаному стані (без термообробки) з твердістю не більше НВ285; в високоотпущенном стані - не більше НВ241

Маркування та основні характеристики:

Марки пружинних сталей: