Пружинные стали

К механическим свойствам пружинных сталей предъявляют те же требования, что и к механическим свойствам конструкци­онных сталей — высокие прочность и сопротивление разруше­нию. Кроме того, они должны обладать сопротивлением малым остаточным деформациям в условиях кратковременного и дли­тельного нагружения, которое характеризуется в первом случае пределом упругости, а во втором — релаксационной стойкостью. Эти последние свойства зависят от состава и структуры стали, а так­же от воздействия внешней среды — температуры, коррозионной активности и др. При выборе состава пружинных сталей и режи­мов их упрочняющей обработки (деформационной, термической и термомеханической) основное внимание уделяют получению мак­симального сопротивления малым пластическим деформациям (предел упругости). Это достигается в том случае, если в стали при этих видах обработки реализуются несколько одновременно действующих механизмов упрочнения на основе структурных и (или) фазовых превращений.

Пружинные стали классифицируют по основным способам уп­рочнения и назначению. В зависимости от основных способов уп­рочнения различают две группы сталей (могут использоваться и дру­гие способы).

1 Стали, упрочняемые холодным пластическим деформиро­ванием с последующей термической обработкой, заключающейся обычно в отпуске или старении. После холодного пластического деформирования стали подвергают низкотемпературному отпус­ку при 150-350 °С, что повышает пределы упругости и выносли­вости, а также сопротивления релаксации. Характерной особен­ностью этих сталей является различие значений показателей свойств вдоль или поперек направления деформирования (ани­зотропия свойств).

2 Стали, упрочняемые закалкой. К этой группе относятся в первую очередь углеродистые и легированные стали перлитно­го класса с С = 0, 4 ÷ 1, 0 %, после закалки которых обычно прово­дят среднетемпературный отпуск (30-450 °С), который обеспечи­вает максимальный уровень предела упругости при повышенных пределе выносливости и сопротивлении разрушению.

По назначению пружинные стали разделяют на два класса — стали общего и специального (или функционального назначения).

Высокими свойствами также характеризуются хромованадиевые стали — 50ХФА и 50ХГФА. В частности, применение для закалки стали электронагрева путем пропускания электрического тока, позво­лившего повысить скорость нагрева до 5000 °С/с, повышает пре­дел упругости стали 60С2А до 1930 МПа (860 HV), а после нагрева со скоростью 5-10 °С/с (что соответствует нагреву в печи) он со­ставляет 1600 МПа (700 HV). После скоростной закалки и скоро­стного отпуска (нагрев со скоростью 5000 °С/с) при 400 °С у ста­ли 60С2А предел упругости а_{0 005} = 2030 МПа, а σ _-1 = 1370 МПа. После нагрева с обычной скоростью при закалке и отпуске при 400 °С, предел упругости при остаточной деформации 0, 005 % σ _{0, 005}=1530 МПа и σ _-1 = 1180 МПа.

Свойства пружинных сталей могут быть существенно улучше­ны изотермической закалкой и отпуском.