Пружинно–рессорные стали

Пружинно-рессорные стали должны иметь особые свойства в связи с условиями работы пружин(цилиндрических, плоских) и рессор. Пружины и рессоры служат для смягчения толчков и ударов, действующих на конструкции в процессе работы, и поэтому основным требованием, предъявляемым к пружинно-рессорным сталям, являются высокий предел упругости и выносливости. Этим условиям удовлетворяют углеродистые стали и стали, легированные такими элементами, которые повышают предел упругости. Такими элементами являются Si, Мn, Cr, V, W. Специфическим в термической обработке рессорных листов и пружин является применение после закалки отпуска при температуре 400-500⁰С (в зависимости от стали). Это необходимо для получения наиболее высокого предела упругости, величина которого при более низкой или более высокой температуре отпуска получается недостаточной. Отпуск при температуре 400-500⁰С дает отношение σ_уп/σ_в приблизительно равное 0,8.

 

Химический состав (%) некоторых пружинно-рессорных сталей (ГОСТ 14959 – 69)

Марка стали	Элементы			Другие элементы
	C	Si	Mn
65Г	0,62-0,70	0,17-0,37	0,90-1,20	≤0,25Cr
60С2	0,57-0,65	1,50-2,00	0,60-0,90	≤0,30Cr
50ХГ	0,46-0,54	0,17-0,37	0,70-1,00	0,90-1,20Cr
50ХФА	0,46-0,54	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10Cr 0,10-0,20V
65С2ВА	0,61-0,69	1,50-2,00	0,70-1,00	≤0,30Cr 0,80-1,20W
60С2Н2А	0,56-0,64	1,40-1,80	0,40-0,70	≤0,30Cr 1,40-1,70Ni
70С2ХА	0,65-0,75	1,40-1,70	0,40-0,60	0,20-0,40Cr

 

Шарикоподшипниковые стали

Основной шарикоподшипниковой сталью является сталь ШХ15(0,95-1–1,05% С; 1,3–1,65 %Cr). Заэвтектоидное содержание в ней углерода и хром обеспечивают получение после закалки высокой равномерной твердости, устойчивости против истирания, необходимой прокаливаемости и достаточной вязкости.

На качество стали и срок службы подшипника вредно влияют карбидные ликвация, полосчатость и сетка. На физическую однородность стали вредно влияют неметаллические (сульфидные и оксидные) и газовые включения, макро- и микропористость.

Термическая обработка подшипниковой стали включает операции отжига, закалки и отпуска. Цель отжига–снизить твердость и получить структуру мелкозернистого перлита. Температура закалки 830-860⁰С, охлаждение в масле. Отпуск 150-160⁰С. Твердость после закалки и отпуска HRC62-65; структура—бесструктурный (скрытокристаллический) мартенсит с равномерно распределёнными мелкими избыточными карбидами.

Для изготовления деталей, крупногабаритных подшипников (диаметром более 400 мм.), работающих в тяжёлых условиях при больших ударных нагрузках, применяют цементуемую сталь 20Х2Н4А. Детали крупногабаритных подшипников (кольца, ролики), изготовляемые из стали 20Х2Н4А, подвергают цементации при температуре 930-950⁰С в течение 50-170 часов с получением слоя глубиной 5-10мм.

Автоматные стали

Автоматные стали отличаются от обыкновенных углеродистых конструкционных сталей повышенным содержанием серы и фосфора.

 

Химический состав (%) некоторых автоматных сталей (ГОСТ 1414-54)

Марка стали	Элементы
	C	Mn	Si	S	P
А12	0,08-0,16	0,60-0,90	0,15-0,35	0,08-0,20	0,08-0,15
А20	0,15-0,25	0,60-0,90	0,15-0,35	0,08-0,15	≤0,06
А30	0,25-0,35	0,70-1,00	0,15-0,35	0,08-0,15	≤0,06
А40Г	0,35-0,45	1,20-1,55	0,15-0,35	0,18-0,30	≤0,06

 

Характерной особенностью автоматных сталей является хорошая обрабатываемость резанием на металлорежущих станках. Это объясняется повышенным содержанием серы, которая образует большое количество включений сернистого марганца МnS, нарушающих сплошность металла, а также тем, что фосфор, растворяясь в феррите, сильно снижает его вязкость. При механической обработке автоматных сталей образуется короткая, ломкая стружка, что особенно важно при работе на быстроходных станках-автоматах. Поверхность обработанных деталей получается чистой и ровной. Стойкость режещего инструмента при обработке автоматных сталей повышается, а скорость резания допускается больше, чем при обработке обыкновенных углеродистых сталей.

Недостаток автоматных сталей—пониженная пластичность, особенно в поперечном направлении. Это связано с тем, что большое количество сернистых включений образует полосчатую структуру. Поэтому автоматные стали применяют для изготовления малоответственных деталей, от которых не требуется высоких механических свойств (крепежные детали, пальцы, втулки и т.п.).

Обрабатываемость улучшают также присадкой к стали небольшого количества свинца.

 

Высокомарганцовистая износостойкая сталь Г13Л

Эта сталь, содержащая 1-1,4% С и 11–14 % Мn и относящаяся к аустенитному классу, имеет высокое сопротивление износу. Характерным для нее является то, что высокая износостойкость сочетается с высокой прочностью и низкой твердостью [σ~1000 МН /м²(100 кгс/мм²), НВ~210] в противоположность закаленным инструментальным сталям, в которых сопротивление износу обусловлено высокой твердостью. Высокая износостойкость стали Г13Л объясняется упрочнением (наклепом) аустенита при пластической деформации в процессе работы, в результате которого он в поверхностном слое превращается в мартенсит. По мере износа этого слоя, мартенсит образуется в следующем слое и т.д. При повышенных давлений, например при абразивном износе, эта сталь не имеет достаточно высокой износостойкости. Сталь Г13Л применяют для трамвайных стрелок, щек камнедробилок, козырьков ковшей, черпаков и т.п.