На практике применяют низкотемпературный, средний и высокий отпуски. Низкотемпературный отпуск осуществляется при 150—250°С в течение 1—2 ч. Такой отпуск иногда вызывает прирост твердости на НРС 1—2 в результате распада остаточного аустенита. Низкотемпературный отпуск применяют для инструментальных сталей, изделий после цементации и поверхностной закалки. Среднему отпуску при 350—400° С подвергают пружинную и рессорную сталь и получают структуру троостита с твердостью НРС 40—45 ири достаточной вязкости. Высокий отпуск проводят при 450— 650° С. В этом случае при соответствующей выдержке в структуре образуется зернистый сорбит в отличие от пластинчатого сорбита, получаемого при нормализации. Стали со структурой зернистого сорбита имеют значительно большую ударную вязкость, чем стали с пластинчатым сорбитом. Поэтому высокий отпуск после закалки проводят для деталей, испытывающих при работе ударные нагрузки. Закалку с высоким отпуском называют также улучшен
Кремнистые ферросплавы широко используются для легирования специальных сталей, в том числе электротехнических,. жаропрочных, окалиностойких, рессорно-пружинных, конструкционных, инструментальных и др.
Ванадий в стали является одной из ценнейших полезных примесей и широко используется и как раскисляющая, и как легирующая добавка при выплавке конструкционной, рессорно-пружинной, инструментальной и других сталей.
Представлены конструкционные (в том числе автоматные, рессорно-пружинные и жаропрочные стали, стали для клапанов, теплостойкие, нержавеющие и кислотоупорные стали), инструментальные (в том числе для холодной и горячей обработки), а также быстрорежущие стали ФРГ, США, Бельгии, Англии, Франции, Японии, Норвегии
Классификация стали осуществляется в соответствии с существующими государственными стандартами и техническими условиями. Сталь классифицируют по способу производства, назначению, качеству и химическому составу. По способу производства различают конвертерную (различные варианты), мартеновскую стали, электросталь. Мартеновская сталь и электросталь могут быть основными и кислыми. По назначению различают следующие группы конструкционную, инструментальную и специальные (с особыми физическими и химическими свойствами). Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов и других изделий. Конструкционные стали могут быть как углеродистыми, так и легированными. По названию некоторых конструкционных сталей можно судить об их назначении (котельная, судостроительная, клапанная, рессорно-пружинная, орудийная, снарядная, броневая, рельсовая и т. д.).
Кремний является хорошим раскнслителем, поэтому его сплавы используют при производстве сталей многих марок. Расход ферросилиция (в пересчете на ФС45) составляет 0,65 /о от выпуска стали. Обычно в сталях содержится 0,12—0,35 % Si, в высоколегированных кремнистых сталях его содержание достигает 2—3 % и более. В трансформаторной стали кремний снижает потерн на гистерезис. В сочетании с другими элементами, особенно с хромом, кремний добавляют в инструментальные, коррозионно- II жаростойкие, рессорно-пружинные и другие стали. Введение в конструкционную сталь до 2 % Si повышает ее твердость, прочность, пределы упругости и текучести. Кроме того, на 1 т литья расходуется в пересчете на ФС18 20 кг ферросилиция и потребление ферросилиция в литейном производстве составляет 30—40 % от потребления сталеплавильной промышленностью.
Стандарт распространяется на калиброванный прокат круглого, квадратного и шестигранного профиля из стали углеродистой и легированной качественной конструкщюнной рессорно-пружинной, повышенной и высокой обрабатываемости резанием углеродистой легированной и быстрорежущей инструментальной теплоустойчивой коррозионно-стойкой, жаростойкой и жаропрочной.
Сущость металлографических методов заключается в определении обезуглероженного слоя по микроструктуре. Метод М приме11яют для конструкционных углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода не менее 0,3 %, для инструментальных — углеродистых и легированных, а также дня рессорно-пружинных и подшипниковых сталей.
Низкий отпуск ярименяют чаще всего для инструментальных сталей и для изделий, требующих высокой поверхностной твердости. Средний отпуск, при котором получается структура троостита, как правило, применяют для рессорных и пружинных сталей, так как он обеспечивает хорошее сочетание повышенной упругости и высокой твердости. Инструментальные стали подвергают высокому отпуску, который обеспечивает получение сорбитовой структуры с высокой пластичностью.
Кремний как легирующая примесь в сталях содержится в количестве 0,5—0,6% и более. Сталь, легированная кремнием, обладает более высоким пределом текучести, большей упругостью, высоким ударным сопротивлением, небольшим остаточным магнетизмом, хорошей прокаливаемостью, жароупорностью, способностью в закаленном состоянии сохранять твердость при относительно высоких температурах и другими полезными свойствами. Поэтому легируют кремнием стали различного назначения конструкционные (0,8—1,5% Si), инструментальные (1,2—1,6% Si), пружинно-рессорны (1,3—2,0% Si), жаро- и окалиностойкие (2,0—3,0% Si) динамно-трансформаторные (2,5—4,5% Si) и др. В боль шей части сталь легируют кремнием в сочетании с дру гими примесями, чаще всего в сочетании с хромом и марганцем.
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.
рессорно пружинная сталь
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.
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.
проволока из пружинной стали
Физические свойства
Перечислим основные физические свойства данного вида сталей:
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.
