Пружинные стали: характеристики, свойства, марки, ГОСТ. Изделия из пружинной стали. Марки стали пружинной

Сталь марки 65г, её характеристики, ГОСТ и основные сферы применения

Что из себя представляет сталь марки 65 г? Она является многокомпонентной сталью, которую обычно используют как хороший конструкционный материал.

Как правило, пускается в ход в промышленности: в производство пружин рессоров, а также некоторых других изделий. Если же уходить от темы промышленного производства, то можно отметить изготовление спортивных метательных ножей и клинков для мечей.

Описание марки стали 65г

65 — содержание углерода в сплавах в сотых, а «г» — марганец (легирующий элемент).

Температура ковки стали: начала — 1250 °C, конца — 760−780°C.

65 г представляет собой износостойкий, вязкий, прочный, упругий материал, с хорошим сопротивлением разрыву и стойкостью к ударным нагрузкам.

Механические свойства стали — следующих категорий:

3;
3а;
3б;
3в;
3 г;
4;
4а;
4б.

Температура закалки — 830 °C, масляная. Температура отпуска — 470 °C.

Существует несколько видов поставки стали 65 г, одним из них является следующий:

ГОСТ 14959–79 — фасонный и сортовой прокат.

Технические характеристики и ГОСТ

Если это крайне необходимо, допускается замена стали 65 г, характеристики следующих марок достаточно похожи: 70, 70 г и некоторых других. А также материал имеет зарубежные аналоги, например: китайский аналог 65Mn, болгарский 65G, американские 1066, 1566, G15660 и некоторые другие.

Согласно ГОСТу 14959−79, в химическом составе этого металла содержатся следующие вхождения:

углерод (C) — до 0,7% ;
марганец (Mn) — до 1,2%;
кремний (Si) — до 0,4%;
и другие элементы, процентные доли которых составляют менее 0,035%.

В основу легировки данного вида стали ложится такой элемент, как марганец. Его доля в стали 65 г составляет от 0,9 процента до 1,2 процента.

Марганец необходим для того, чтобы: во-первых, устранять окислы железа, образующиеся при производстве литой стали, а во-вторых, — для увеличения твёрдости, повышения предела упругости и сопротивления разрыву. Также его наличие увеличивает плотность, что достаточно важно для пружинно-рессорной стали.

Также в составе стали 65 г есть кремний (от семнадцати сотых до четырёх десятых процента), который отвечает за повышение упругих свойств стали, и хром (до двадцати пяти десятых процента), в свою очередь, затрудняющий рост зерна при нагреве и повышающий механические свойства стали при таких нагрузках, как статические и ударные.

Из технологических характеристик стали можно отметить то, что она имеет низкую свариваемость, в связи с чем она не используется как элемент для свариваемых конструкций. КТС (контактно-точечная сварка) — без ограничений.

Способы применения стали:

Спиральные пружины, листовые и пружинные шайбы. Их твёрдость — Rc = 40−50. При приёме пружин обычно производится проверка их основных показателей — твёрдости и упругости. Проверка должна происходить максимально приближенной к обычным условиям работы пружин (растяжению, сжатию и изгибу).

Производство пружин

Отпуск

Основная сфера применения стали — использование при производстве пружинных изделий. Поступление металла производится обычно в виде прутьев, но возможны и другие варианты, такие, как листы и проволока, а также кованые заготовки.

На характеристики и качество готового продукта достаточно сильно влияет её термообработка.

При производстве изделий из сверхпрочной проволоки имеется необходимость подвергнуть элементы отпуску при температуре от 250 °C до 350 °C, эта процедура выполняется для снятия созданного при производстве внутреннего напряжения и, конечно, для повышения упругости витков изделия.

Вышеописанная процедура, как правило, осуществляется в селитровых ваннах, но может производится и в камерных электрических или нефтяных печах. В случае с электрическими печами время удержания составляет 10 минут, а в нефтяных — 40 минут.

Чтобы нагреть пружины для закалки, их помещают в заранее нагретые до определённой температуры соляные ванны или камерные печи. Во избежание деформации крупноразмерных изделий они подвергаются нагреву в приспособлении, специально для этого предназначенном.

Малоразмерные пружины

Малоразмерные пружины для закалки в печи помещают на специальном противне. Необходимо сократить время выдержки в печи до минимума для того, чтобы предотвратить окисление и обезуглероживание. Чтобы уменьшить время пребывания мелких пружин в печи, их кладут на заранее разогретый до определённой температуры противень.

Если в печи отсутствует защитная атмосфера, пружины подлежат упаковке в изолирующей среде, а также выполняется заброс небольшим количеством древесного угля.

Охлаждение пружин производится в масле. В воде охлаждать крайне не рекомендуется, так как могут возникнуть трещины на поверхности. Если охлаждение в воде необходимо, то время выдержки должно составлять 2−3 секунды, после чего нужно поместить готовый продукт в масло.

Отпуск малоразмерных пружин

Перед тем как отпустить пружины, их необходимо очистить от масла методом промывки содовым раствором или методом протирки в опилках. Если после очистки на поверхности пружин останется неудаленное масло, то при отпуске оно может вспыхнуть и изменять условия процедуры отпуска. Рекомендуемая температура отпуска — от 300 до 420 градусов по Цельсию. Крайние витки необходимо отжигать в свинцовой ванне.

Перед отпуском крупные пружины необходимо надеть на толстые трубы во избежание коррозии при нагреве.

Необходимо обращать внимание на поверхность материала, предназначенного для изготовления пружин. Всевозможные дефекты могут привести к трещинам, а обезуглероживание верхнего слоя приводит к снижению упругости изделия.

Зачастую при использовании антикоррозийных покрытий, иногда используемых для нанесения, пружины становятся хрупкими из-за перенасыщения стали водородом. Очень сильно это замечается на пружине из проволоки или из лент малых сечений. Такая хрупкость называется травильной и исправляется путём нагрева готового продукта в сушильном шкафу при температуре 150−180 градусов по Цельсию в течение 1,5−2 часов.

При большом времени травления происходит настолько сильное насыщение металла водородом, что температурная обработка не помогает устранить хрупкость и возникает необходимость отжига пружин. Чтобы избежать перенасыщения стали водородом, следует отказаться от травления перед процессом покрытия, а необходимо подвергнуть их очистке струёй песка и нагревать только после покрытия методом, описанным выше.

Пружины из отожжённого металла

Если пружины будут изготавливаться из отожжённого металла, то тогда, скорее всего, может быть необходимо не только закалить металл, так как основную роль будет играть его твёрдость. Например, при использовании в производстве толстой (более 6 мм) проволоки есть необходимость производить отпуск при температуре около 720 градусов по Цельсию. Делается это для того, чтобы придать готовому изделию прочности и только затем произвести закалку. Касаемо тех деталей, что навиваются в разогретом виде: в любом случае, здесь необходима нормализация, которая выполняется в самом начале обработки металла, перед остальными процессами.

tokar.guru

характеристики, свойства, марки, ГОСТ. Изделия из пружинной стали

Начать стоит с того, что любая пружина, рессора и другие подобные элементы эксплуатируются в условиях жесткой и постоянной упругой деформации. Кроме этого, большинство деталей подвергается еще и циклическим нагрузкам. Именно по этим причинам к пружинной стали предъявляются высокие требования по упругости, текучести, выносливости, пластичности, а также важно наличие необходимого сопротивления к хрупкому разрушению.

пружинные стали

Состав

В состав стали, которая подходит для производства пружин и рессор входит от 0,5% до 0,75% углерода. Дополнительными требования к содержанию легирующих элементов при производстве следующие:

содержание кремния в пружинной стали до 2,8%;
содержание марганца до 1,2%;
легирование хромом достигает 1,2%;
содержание ванадия до 0,25%;
легирование вольфрамом до 1,2%;
содержание никеля до 1,7%.

Также здесь важно добавить, что при производстве стали осуществляется процесс измельчения зерна, который способствует возрастанию сопротивления металла к малым пластическим деформациям. Это, в свою очередь, увеличивает релаксационную стойкость изделия из пружинной стали.

Применение

Довольно широкое применение в транспортных средствах нашли изделия из таких марок стали, как 55С2, 60С2А, 70С3А. Но здесь нужно знать, что этот материал подвержен таким дефектам, как обезуглероживание или графитизация. Эти недостатки опасны тем, что они сильно снижают характеристики упругости, а также прочности материала. Для того чтобы избежать этих дефектов и их негативного влияния на пружинную сталь, в нее и добавляют те элементы, которые были указаны выше.

Лучшими показателями в отличие от кремнистой разновидности сплава обладает марка 50ХФА. Этот вид материала стал больше всего использоваться для изготовления автомобильных рессор. Также этот тип стали очень часто используется для производства клапанов пружин, так как он не подвержен обезуглероживанию. Но тут стоит добавить, что она обладает малой прокаливаемостью.

Работа пружин

пружинные стали характеристики

Здесь важно понимать, что работа любой пружины, рессоры или любой другой детали из пружинной стали характеризуется только тем, что используются лишь упругие свойства материала. Суммарная величина их упругости определяется особенностями конструкции. Решающим показателем здесь будет количество витков, их диаметр, а также длина самого изделия. Еще один важный момент, который необходимо отметить - это пластическая деформация. Это в пружинах чаще всего не допускается, а потому от материала, который используется для производства пружин, не требуется наличия высокой ударной вязкости или показателя пластичности. Основное требование - это параметр упругости. Верхний предел этой характеристики должен быть довольно велик. Для того чтобы достичь требуемого параметра, сталь подвергают закалке под воздействием высоких температур, а после проводят отпуск материала при температуре в 300-400 градусов по Цельсию.

Свойства

Основное свойство пружинной стали - это текучесть(упругость). Максимальный показатель этого параметра достигается только при температурах, указанных выше. Однако если отпускать материал при таких градусах, то отпускная хрупкость окончательного продукта будет находиться в первом роде. Как уже говорилось ранее, ударная вязкость не имеет принципиального значения.

Еще одно из свойств стали касается ее состава. Оно выражается в том, что содержание углерода в ней больше, чем в других сплавах. Хотя, если сравнивать с инструментальной сталью, все же меньше.

Для обычного процесса легирования используют марганец и кремний. Для более ответственных пружин или рессор в качестве добавок применяют хром и ванадий. Эти два элемента придают им повышенную упругость. Можно добавить, что для достижения наилучших эксплуатационных свойств сталь часто подвергают закалке в масле или воде.

Виды и марки стали

Марки пружинной стали делятся на множество различных групп. Существуют материалы общего назначения. К ним относят марки 65, 70, 75, У9А. Из этого продукта изготавливают пружины для машин с небольшим сечением. К особым свойствам этих деталей можно отнести их пониженную релаксационную стойкость.

Кремнистые стали марок 55С2, 60С, 60С2 применяются для создания таких элементов, как пружины и рессоры, использующиеся в автомобильной, автотракторной промышленности, а также в железнодорожной промышленности. Тут важно добавить, что эти элементы склонны к обезуглероживанию. Каких-либо особых свойств у этой стали не имеется.

Еще одна разновидность стали - это комплексно легированная. Данный продукт выпускается под марками 50ХФА и 60С2ХФА. К использованию этого материала прибегают в том случае, если необходимо создать пружины или рессоры для важных деталей. Стойкость к температурному воздействию у этого материала составляет до +300 градусов Цельсия.

пружинные стали

Можно выделить также стали специального назначения. К ним принадлежат такие продукты мартенситного класса 30Х13, 40Х13. Они используются для производства обычных пружин или рессор, однако обладают особыми свойствами. Характеристика пружинной стали этой марки состоит в том, что у нее повышенная стойкость к коррозии, повышенная жаропрочность (до 550 градусов Цельсия), а также выраженные магнитные свойства.

Требования по ГОСТ

Для пружинных сталей, как и для другой самой разнообразной продукции, был принят ГОСТ. Он устанавливает все правила, касающиеся материала. К примеру, там описаны следующие технические требования.

Массовая доля такого вещества, как медь не должна превышать 0,2%. А остаточное количество никеля не должно быть выше, чем 0,25%.
Для такой марки стали, как 60С2Г, существует отдельное требование, которое гласит, что суммарная массовая доля серы и фосфора не должна быть выше 0,06%.
Такая марка стали, как 51ХФА по ГОСТ предназначается лишь для производства пружинной проволоки.
ГОСТ пружинной стали также предписывает, что по индивидуальному заказу потребителя массовая доля, содержащегося в стали марганца, может быть уменьшена, несмотря на предписания, которые указываются в таблице, имеющейся в том же документе. Это при условии, что сплав не подвергался легированию хромом и никелем.

Коррозионностойкая сталь

Одна из марок стали специального назначения отличается тем, что у нее имеется повышенная стойкость к коррозии. Для того чтобы максимально повысить сопротивляемость материала к разрушающему ее процессу, в него добавляют и хром, и никель в количестве от 13 до 27% и от 9 до 12% соответственно. Другими словами, эти продукты относятся к группе высоколегированных сталей.

Основным аустенитообразующим элементом в таком продукте является никель. В то время как марганец, к примеру, влияет на образование аустенита слабее, эффект от его использования ниже практически в два раза. Если необходимо еще сильнее расширить аустенитную область, то можно использовать такие вещества, как углерод или азот.

загрузка...

fjord12.ru