Stale sprężynowe: charakterystyka, właściwości, gatunki, GOST. Wyroby ze stali sprężynowej

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Warto zacząć od tego, że każda sprężyna, sprężyna i inne podobne elementy pracują w warunkach sztywnego i stałego odkształcenia sprężystego. Ponadto większość części jest również poddawana cyklicznym obciążeniom. Z tych powodów stali sprężynowej stawiane są wysokie wymagania pod względem elastyczności, płynności, wytrzymałości, plastyczności, a także ważne jest, aby posiadała niezbędną odporność na kruche pękanie.

Skład

Skład stali, która nadaje się do produkcji sprężyn i sprężyn zawiera od 0,5% do 0,75% węgla. Dodatkowe wymagania dotyczące zawartości pierwiastków stopowych podczas produkcji są następujące:

• Zawartość krzemu w stali sprężynowej do 2,8%;
• zawartość manganu do 1,2%;
• stopowanie chromu osiąga 1,2%;
• zawartość wanadu do 0,25%;
• stop wolframu do 1,2%;
• zawartość niklu do 1,7%.

Należy tutaj również dodać, że podczas produkcji stali przeprowadzany jest proces rozdrabniania ziarna, co przyczynia się do zwiększenia odporności metalu na niewielkie odkształcenia plastyczne. To z koleizwiększa odporność na relaksację produktu ze stali sprężynowej.

Aplikacja

Dość szeroko stosowane w pojazdach są produkty wykonane ze stali takich jak 55C2, 60C2A, 70C3A. Ale tutaj musisz wiedzieć, że ten materiał podlega takim wadom jak odwęglenie czy grafityzacja. Te niedociągnięcia są niebezpieczne, ponieważ znacznie zmniejszają właściwości elastyczności, a także wytrzymałość materiału. Aby uniknąć tych wad i ich negatywnego wpływu na stal sprężynową, dodawane są do niej elementy, które zostały wskazane powyżej.

Najlepsza wydajność, w przeciwieństwie do krzemionkowej odmiany stopu, to gatunek 50XFA. Ten rodzaj materiału jest najczęściej używany do produkcji sprężyn samochodowych. Również ten rodzaj stali jest bardzo często wykorzystywany do produkcji sprężyn zaworowych, ponieważ nie podlega odwęgleniu. Ale tutaj warto dodać, że ma niską hartowność.

Sprężyny działają

Ważne jest, aby zrozumieć, że działanie dowolnej sprężyny, sprężyny lub innej części ze stali sprężynowej charakteryzuje się jedynie tym, że wykorzystywane są tylko właściwości sprężyste materiału. Całkowita wartość ich elastyczności zależy od cech konstrukcyjnych. Decydującym wskaźnikiem będzie tutaj liczba zwojów, ich średnica, a także długość samego produktu. Innym ważnym punktem, na który należy zwrócić uwagę, jest odkształcenie plastyczne. Najczęściej jest to niedozwolone w sprężynach, a więc z materiału, do którego jest używanynie jest wymagana produkcja sprężyn, wysoka udarność ani wskaźnik ciągliwości. Głównym wymaganiem jest parametr elastyczności. Górna granica tej cechy powinna być dość duża. W celu uzyskania wymaganego parametru stal jest hartowana w wysokich temperaturach, a następnie materiał jest odpuszczany w temperaturze 300-400 stopni Celsjusza.

Właściwości

Główną właściwością stali sprężynowej jest płynność (sprężystość). Maksymalna wartość tego parametru osiągana jest tylko w temperaturach wskazanych powyżej. Jeśli jednak materiał jest odpuszczany w takich stopniach, kruchość odpuszczania produktu końcowego będzie w pierwszej kolejności. Jak wspomniano wcześniej, wytrzymałość na uderzenia nie jest krytyczna.

Kolejna właściwość stali dotyczy jej składu. Wyraża się to w tym, że zawartość węgla w nim jest większa niż w innych stopach. Chociaż w porównaniu ze stalą narzędziową jest to wciąż mniej.

Mangan i krzem są używane w konwencjonalnym procesie stopowania. W przypadku bardziej odpowiedzialnych sprężyn lub sprężyn jako dodatki stosuje się chrom i wanad. Te dwa elementy nadają im zwiększoną elastyczność. Można dodać, że w celu uzyskania najlepszych właściwości użytkowych, stal często poddawana jest hartowaniu w oleju lub wodzie.

Rodzaje i gatunki stali

Gatunki stali sprężynowej są podzielone na wiele różnych grup. Istnieją materiały ogólnego przeznaczenia. Należą do nich klasy 65, 70, 75, U9A. Ten produkt służy do produkcji sprężyn do maszyn zmała sekcja. Specjalne właściwości tych części obejmują ich zmniejszoną odporność na relaksację.

Krzemowe gatunki stali 55C2, 60C, 60C2 wykorzystywane są do tworzenia elementów takich jak sprężyny i sprężyny stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, motoryzacyjnym, ciągnikowym, a także w kolejnictwie. Należy tutaj dodać, że pierwiastki te są podatne na odwęglenie. Ta stal nie ma żadnych specjalnych właściwości.

Inny rodzaj stali jest złożony ze stopów. Ten produkt jest dostępny pod markami 50XFA i 60C2XFA. Użycie tego materiału jest stosowane, jeśli konieczne jest stworzenie sprężyn lub sprężyn dla ważnych części. Odporność na temperaturę tego materiału wynosi do +300 stopni Celsjusza.

Możesz również wyróżnić stal specjalnego przeznaczenia. Należą do nich takie produkty klasy martenzytycznej 30X13, 40X13. Wykorzystywane są do produkcji sprężyn konwencjonalnych lub sprężyn, posiadają jednak specjalne właściwości. Cechą charakterystyczną stali sprężynowej tego gatunku jest podwyższona odporność na korozję, podwyższona odporność cieplna (do 550 stopni Celsjusza), a także wyraźne właściwości magnetyczne.

Wymagania GOST

W przypadku stali sprężynowych, a także innych najbardziej różnorodnych produktów, przyjęto GOST. Ustala wszystkie zasady dotyczące materiału. Na przykład opisane są tam następujące wymagania techniczne.

• Udział masowy substancji takiej jak miedź nie powinien przekraczać 0,2%. A pozostała ilość niklu nie powinnabyć wyższa niż 0,25%.
• Dla gatunku stali, takiego jak 60S2G, istnieje oddzielne wymaganie, które stanowi, że całkowity udział masowy siarki i fosforu nie powinien przekraczać 0,06%.
• Gatunek stali taki jak 51XFA według GOST jest przeznaczony wyłącznie do produkcji drutu sprężynowego.
• Stal sprężynowa GOST określa również, że na indywidualne zamówienie konsumenta można zmniejszyć ułamek masowy manganu zawartego w stali, pomimo zaleceń wskazanych w tabeli dostępnej w tym samym dokumencie. Pod warunkiem, że stop nie został stopiony z chromem i niklem.

Stal odporna na korozję

Jeden z gatunków stali specjalnego przeznaczenia różni się zwiększoną odpornością na korozję. Aby zmaksymalizować odporność materiału na proces, który go niszczy, dodaje się do niego zarówno chrom, jak i nikiel w ilości odpowiednio od 13 do 27% i od 9 do 12%. Innymi słowy, produkty te należą do grupy stali wysokostopowych.

Głównym pierwiastkiem tworzącym austenit w takim produkcie jest nikiel. O ile np. mangan słabiej wpływa na powstawanie austenitu, o tyle efekt jego wykorzystania jest prawie dwukrotnie mniejszy. Jeśli region austenityczny wymaga dalszej ekspansji, można zastosować substancje takie jak węgiel lub azot.