7.7. Пружинные стали общего назначения

Основными требованиями к пружинным и рессорным сталям являются – обеспечение высоких значений пределов упругости, и сопротивления хрупкому разрушению.

Стали для пружин и рессор содержат 0,5…0,75% С. Их легируют кремнием (до 2,8%), марганцем (до 1,2%), хромом (до 1,2%), ванадием (до 0,25%) вольфрамом (до 1,2%) никелем (до 1,7%). При этом происходит измельчение зерна, способствующее возрастанию сопротивления малым пластическим деформациям.

Широкое применение на транспорте нашли кремнистые стали 55С2, 60С2А, 70С3А. Однако они могут подвергаться обезуглераживанию, графитизации, резко снижающими характеристики упругости и выносливости.

Лучшими технологическими свойствами, чем кремнистые стали , обладает сталь 50ХФА, используемая для изготовления автомобильных рессор и клапанных пружин. Ее недостаток – низкая прокаливаемость. Этот недостаток в стали 50ХГФА устраняется введением марганца.

Термическая обработка – закалка с 850…880 С, отпуск при 380…550. Сталь имеет σ_В= 1200…1900 МПа при

σ_0,2=1100…17000 МПа.

Максимальный предел выносливости получают при термической обработке на твердость HRC42…48. Существенное (до двух раз) повышение предела выносливости рессор достигается их поверхностным наклепом посредством дробеструйной обработки в процессе которой в поверхностном слое детали наводятся остаточные напряжения сжатия.

7.8.Шарикоподшипниковые стали.

Основной причиной выхода из строя подшипников качения является контактная усталость металла, проявляющаяся в выкрашивании частиц и отслаивания тонких пластин с рабочих поверхностей деталей. При этом на контактных поверхностях деталей возникают дефекты в виде мелких «язв».

Для обеспечения работоспособности подшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. Это достигается очисткой металла и уменьшением пористости посредством использования электрошлакового и вакуумно-дугового переплава.

При изготовлении деталей подшипников широко используют шарикоподшипниковые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ (цифра указывает содержание хрома в десятых долях процента). Содержание углерода – 1%.

Закалка деталей подшипников осуществляется в масле с температур 840…860. Отпуск при 150…170 С в течении 1…2ч.

Детали подшипников качения, испытывающие большие динамические нагрузки, изготавливают из сталей 20Х2Н4А и 18ХГТ с последующей их цементацией и термической обработкой.

7.9.Износостойкая высокомарганцевая аустенитная сталь

Износостойкость деталей обычно обеспечивается повышенной твердостью поверхности. Однако высокомарганцевая аустенитная сталь 110Г13Л (с содержанием 1,25% С, 13% марганца, по одному проценту хрома и никеля) при низкой начальной твердости успешно работает на износ в условиях абразивного трения и больших динамических нагрузок. (Именно в таких условиях работают траки гусеничных машин). Это объясняется повышенной способностью стали упрочняться в процессе холодной пластической деформации.

Так, например, при пластической деформации равной 70%, твердость стали возростает с 210 НВ до 530 НВ.

Высокая износостойкость стали достигается не только деформационным упрочнением аустенита, но и образованием мартенсита с гексогональной или ромбоэдрической решеткой.