57. Рессорно-пружинные стали.

Особенность работы рессор, пружин и упругих элементов приборов состоит в том, что в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные стали кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочности, пластичности, вязкости, выносливости) должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, которое в условиях кратковременного статического нагружения характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении – релаксационной стойкостью. Для получения этих свойств они должны содержать 0,5-0,7%С и быть подвергнуты закалке и отпуску при 400-500⁰С.

Стали должны обладать хорошей закаливаемостью и прокаливаемостью. После закалки мартенситная структура должна быть по всему объему, чтобы после отпуска получилась однородная трооститная структура, обладающая наболее высоким пределом упругости. Присутствие после закалки продуктов перлитного или промежуточного превращения, феррита или остаточного аустенита ухудшает все пружинные свойства.

Для пружин малого сечения, испытывающих невысокие напряжения, применяют углеродистые стали 65, 70, 75, 85. Более часто используют легированные стали, особенно кремнистые 55С2, 60С2А, 70С3А, так как кремний повышает прокаливаемость, задерживает распад мартенсита при отпуске и значительно упрочняет феррит, в результате чего эти стали имеют повышенные пределы текучести и упругости.

Для крупных высоконагруженных пружин и рессор применяют более высоко легированные стали 60С2ХФА и 65С2ВА, при больших динамических нагрузках – сталь 60С2Н2А.

Для автомобильных рессор широко применяют сталь 50ХГА, для клапанных пружин – 50ХФА.

Оптимальная твердость для пружин и рессор – 42-48HRC.

Цилиндрические пружины изготовляют из патентированной холоднотянутой проволоки из высокоуглеродистых сталей 65, 65Г, 70, У8, У10 с пределом прочности ~2500 МПа.

58. Шарикоподшипниковые стали.

Должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и сопротивление контактной усталости. Эти свойства достигаются за счет высоких требований по загрязненности, по карбидной неоднородности формы и дисперсности карбидов.

Твердость должна быть >=60HRC

Закалка, обработка холодом, низкий отпуск.

ШХ4 ( шарикоподшипниковые с содержанием хрома 0.4%), ШХ9, ШХ15

59. Стали для режущего инструмента: углеродистые, легированные, быстрорежущие.

Стали для режущего инструмента должны иметь высокую твердость режущей кромки (60-65HRC), значительно превышающую твердость обрабатываемого материала; высокую износостойкость, необходимую для сохранения размеров и формы режущей кромки; достаточную прочность при некоторой вязкости для предупреждения поломки инструмента в процессе работы и теплостойкость (способность сохранять твердость при нагреве в процессе резания).

Углеродистые стали У8, У10, У12, У13 имеют небольшую прокаливаемость (10-12 мм), поэтому их применяют для инструментов небольших сечений: фрез, зенкеров, сверл, шаберов, ножовок, напильников и др. Закалку проводят с температуры на 30-50⁰С выше Ас₁, отпуск – при 150-170⁰С для сохранения высокой твердости (60-63HRC). Углеродистые стали можно использовать только для резания материалов с низкой твердостью и с малой скоростью, так как их твердость сильно снижается при нагреве выше 190-200⁰С.

Легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают большей прокаливаемостью. Например, широко используемые стали 9ХС и ХВСГ прокаливаются до 60-80 мм и имеют теплостойкость 250-260⁰С, хорошие режущие свойства благодаря наличию карбидов хрома и вольфрама; после низкого отпуска имеют твердость 62-64HRC. Применяются для изготовления сверл, разверток и другого аналогичного инструмента большого сечения. Стали, легированные вольфрамом

(В2Ф, ХВ4), имеют очень высокую твердость (64-67HRC) и применяются для обработки твердых материалов.

Быстрорежущие стали в отличие от других инструментальных сталей обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износоустойчивость при температурах 600-620⁰С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструмента (в 10 раз и более) по сравнению с легированными сталями.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и молибден. Сильно повышает теплостойкость и твердость кобальт и в меньшей степени ванадий. К сталям умеренной теплостойкости (615-620⁰С) относятся стали типа Р18, Р6М5, к сталям повышенной теплостойкости (630-650⁰С) – Р6М5К5, Р9М4К8 и др. Твердость последних после закалки и отпуска может достигать 67-70HRC.

Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Количество карбидной фазы в стали в отожженном состоянии достигает 20-30%. Для придания теплостойкости инструменты подвергают закалке и многократному отпуску. Температура закалки превышает 1200⁰С. Например, для стали Р18 она составляет 1270-1290⁰С, для стали Р6М5 – 1210-1230⁰С. Высокая температура закалки необходима для более полного растворения карбидов и получения при нагреве аустенита, высоко легированного хромом, вольфрамом, молибденом и ванадием. Это обеспечивает получение после закалки мартенсита, обладающего высокой теплостойкостью. Структура закаленной стали состоит из мартенсита, избыточных карбидов и остаточного аустенита (25-30%). В процессе однократного отпуска распадается только часть остаточного аустенита. Для полного распада аустенита применяют многократный (чаще трехкратный) отпуск при 550-570⁰С.

Для обработки обычных конструкционных сталей (220-230НВ) применяют быстрорежущие стали умеренной теплостойкости (Р12, Р6М5, Р6М3 и др.), а для резания конструкционных сталей с высокой твердостью (30-45HRC) применяют стали повышенной теплостойкости (Р12Ф3, Р12Ф4К5, Р9М4К8Ф и др.).