3.2.4 Ресорно-пружинні сталі

Основними вимогами, які висуваються до деталей типу ресор і пружин є висока межа текучості (до 1700  МПа), високий опір утомленості при достатній пластичності. Підвищення значення межі текучості пружинних сталей досягається гартуванням з подальшим середньотемпературним відпуском при 400...480°С.

Сталі для пружин і ресор повинні забезпечувати крізну прогартовуваність для отримання структури мартенситу за всім перетином деталі. Наявність після гартування не мартенситних продуктів розпаду аустеніту і залишкового аустеніту погіршує пружинні властивості. Чим дрібніше зерно, тим вище опір сталі малим пластичним деформаціям. Наявність зневуглецьованого шару на готових пружинах різко знижує межі пружності і витривалості.

Для виготовлення пружин і ресор застосовують конструкційні сталі з підвищеним вмістом вуглецю 0,5…0,7%, додатково леговані кремнієм, марганцем, хромом і ванадієм.

Для пружин малого перетину, які при роботі визнають незначні навантаження, використовують вуглецеві сталі 65, 70, 75, 65Г,75Г.

Кремнисті сталі (55С2, 60С2, 70С3) застосовують для виготовлення пружин вагонів, автомобільних ресор, торсійних валів й ін. Кремній підвищує прогартовуваність, затримує розпад мартенситу при відпуску і значно зміцнює ферит, що забезпечує хороші властивості. Проте кремнисті сталі схильні до зневуглецювання, що знижує межу витривалості. Окрім цього, вони важко обробляються різанням.

Додаткове легування кремнистих сталей хромом, кремнієм, вольфрамом, нікелем збільшує їх прогартовуваність і зменшує схильність до зневуглецювання. Сталі 60С2ХФА і 65С2ВА, що мають прогартовуваність до 50  мм, застосовуються для виготовлення крупних тяжко навантажених пружин. Сталь 60С2Н2А прогартовується до 80 мм і використовується при виготовленні відповідальних пружин, що працюють в умовах значних динамічних навантажень.

Для зменшення чутливості до концентраторів напруг готові пружини і листи ресор піддають поверхневому наклепу обдуванням дробом, після чого межа витривалості збільшується в 1,5…2 рази.

Пружини з вуглецевих, марганцевих, кремнистих сталей працюють при температурах не більше 200^оС. Для пружин з температурою експлуатації до 300^оС використовують пружини із сталі 50ХФА, а при вищих температурах до 500^оС  із сталі 3Х2В8Ф, до 600^оС  із сталі Р18.

Для роботи в агресивних середовищах пружини виготовляють з хромистих корозійностійких сталей типа 40Х13, 95Х18.

3.2.5 Підшипникові сталі

Підшипникові сталі повинні володіти високою твердістю, зносостійкістю і високою межею утомленості, оскільки в процесі експлуатації деталі підшипника сприймають значні знакозмінні навантаження. У цих сталях повинен забезпечуватися рівномірний розподіл карбідів, відсутність неметалічних включень та інших концентраторів напруг, що викликають утворення тріщин металу.

Маркіруються підшипникові сталі буквами ШХ і числом, що вказує на вміст хрому в десятих частках відсотка. Вміст вуглецю в підшипникових сталях складає 0,95…1,15%, сірки – менше 0,020%, фосфору – менше 0,027%.

Сталь ШХ15 призначена для виготовлення деталей підшипників з поперечним перетином 10…20 мм, а додатково леговані марганцем і кремнієм ШХ15СГ і ШХ20СГ – для деталей, що прогартовуються на глибину понад 30 мм.

Деталі підшипників піддають гартуванню від температур 820…850^оС і низькому відпуску при 150…170^оС. Після гартування в структурі може міститися до 15% залишкового аустеніту, перетворення якого може викликати зміну розмірів деталей підшипників. Для зменшення кількості залишкового аустеніту прецизійні підшипники піддають обробці холодом при -70…-80^оС. Остаточно оброблена підшипникова сталь має мартенситу з включеннями дрібних карбідів і високу твердість до 64НRC.

Деталі великогабаритних роликових підшипників діаметром 0.5…2 м виготовляють із сталей 12ХН3А, 12Х2Н4А, піддаючи їх цементації на велику глибину (3…6 мм).

Для підшипників, що працюють в агресивних середовищах, застосовують корозійностійку хромисту сталь 95Х18.