Специальные стали

Справка о рессорно-пружинной стали

Рессорно-пружинная сталь – это низколегированные углеродистые сплавы с большим пределом текучести. Основной характеристикой рессорно-пружинной стали является повышенный уровень сопротивления упругим деформациям и низкий коэффициент остаточного растяжения. Рессорно-пружинные стали поставляются со строго заданными нормируемыми характеристиками (химический состав, механические свойства и назначение).

Рессорно-пружинные стали имеют высокий модуль упругости, ограничивающий упругую деформацию, в связи с этим их применяют для изготовления жестких (силовых) упругих элементов.

Сортамент рессорно-пружинной стали:

• квадрат (горячекатаный, калиброванный, кованый);
• круг (горячекатаный, калиброванный, кованый);
• шестигранник (горячекатаный, калиброванный, кованый);
• лист (горячекатаный, холоднокатаный);
• лента (плющеная, холоднокатаная);
• поковка;
• проволока (холоднотянутая);
• труба (горячедеформированная).

В зависимости от наличия дополнительных компонентов рессорно-пружинная сталь подразделяется на:

• легированную сталь (используется в производстве рессор, пружин, буферов и других деталей, работающих в условиях динамических и знакопеременных нагрузок);
• углеродистую сталь (используется для изготовления пружин с небольшим сечением, которые эксплуатируются в условиях незначительных напряжений).

В качестве основы легированной стали используется углеродистая сталь, в состав которой входит от 0,5% до 0,75% углерода.

Для достижения требуемых механических и химических характеристик рессорно-пружинные стали легируют кремнием, марганцем, азотом, хромом и другими компонентами. Каждая добавка наделяет сплав определенными характеристиками:

• кремний от 1% до 3% – способствует образованию фаз, вытягивающихся в направлении деформирования, и обуславливает анизотропию свойств. В пружинных сталях это положительное свойство, так как повышается ударная вязкость в направлении деформирования;
• хром до 1,2% – повышает релаксационную стойкость пружин, а в сочетании с кремнием (при содержании 2,5%-3,0%) уменьшает или устраняет опасность графитизации;
• марганец до 1,3 % – повышает износостойкость и устойчивость к ударным нагрузкам, противостоит обезуглероживанию и графитизации, но усиливает чувствительность стали к укрупнению зерна;
• вольфрам до 1,3 % – существенно повышает пластичность материала без потери прочности;
• никель – до 1,7 % – придает антикоррозионные свойства и пластичность.

Рессорно-пружинные стали получают различными методами выплавки или переплава.

Большое влияние на свойства стали оказывают структура и условия термообработки. Наиболее благоприятна трооститная структура (после закалки и среднего отпуска).

Высокое сопротивление микропластической деформации рессорно-пружинных сталей достигается при закреплении практически всех дислокаций, что становится возможным при следующих способах упрочнения:

• холодной пластической деформации, например, волочении проволоки;
• закалке на мартенсит с последующим средним отпуском готовых пружин;
• термомеханической обработке (для рессор).

Кроме высокого предела упругости и релаксационной стойкости, детали, работающие при циклических нагрузках, должны иметь высокий предел выносливости, увеличение которого возможно посредством применения дробеструйной или гидроабразивной обработки, приводящей к возникновению в поверхностном слое деталей напряжений сжатия.

Основными физическими свойствами рессорно-пружинных сталей являются:

• высокое сопротивление микропластической деформации;
• высокое сопротивление упругой деформации;
• низкий коэффициент остаточного растяжения;
• высокая релаксационная стойкость (обеспечивает точность и надежность работы пружин и упругих элементов, постоянство во времени эксплуатационных свойств);
• высокая устойчивость к усталости материала (при длительном непрерывном использовании изделия из таких сплавов сохраняют свои первоначальные свойства);
• высокая ковкость;
• ограниченная свариваемость;
• высокая прокаливаемость и отсутствие отпускной хрупкости;
• коррозийная устойчивость (при наличии легирующих компонентов);
• химическая инертность (при наличии легирующих компонентов);
• высокая прочность, долговечность, надежность.

Применяют такую сталь для изготовления всевозможных видов пружин для разнообразного оборудования, полос стали – для рессор, суппортов и прочего. Основные области использования:

• производство рессор, дисков сцепления, тормозных барабанов, замковых шайб эксцентриков, и амортизаторов автомобилей и тяжелой техники;
• производство пружин для технологического оборудования (пружины на сжатие и растяжение);
• упругие элементы тяжелой техники, станкового оборудования;
• пружины тракторной техники и локомотивной техники;
• ножи земельной техники;
• фрикционные диски, шайбы пружинные, торсионные валы и другие детали, от которых требуется высокая упругость и износостойкость, в том числе тяжело нагруженные пружины и рессоры для большегрузных автомобилей, тракторной техники и локомотивной техники;
• блокировочные и тормозные устройства;
• обоймы подшипников.