Низкотемпературная термомеханическая обработка пружинных сталей » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Низкотемпературная термомеханическая обработка пружинных сталей

10.06.2021

Низкотемпературная термомеханическая обработка как способ улучшения механических свойств пружинных сталей в виде проволоки и ленты была впервые применена В.Я. Зубовым, С.В. Грачевым и Ю.П. Сурковым. За этим последовал ряд работ, выполненных В.Я. Зубовым, С.В. Грачевым, М.Ф. Рыбаковой и др. и т. д.

Было показано, что в результате HTMO свойства пружинных сталей существенно улучшаются. По данным, на проволоке диаметром 4 мм из стали 70С2ХА после HTMO по режиму: аустенитизация при 900—920° С, переохлаждение в свинцовой ванне до 320—350° С, деформация с обжатием 18—22% и отпуск при 350° С, 5 мин предел прочности составил 2400— 2550 Мн/м2 (245—260 кГ/мм2), что на 300—350 Мн/м2 (35—40 кГ/мм2) больше, чем после обычной закалки в масле и отпуска. При использовании при HTMO более высоких обжатий (30—36%) прочность оказывается сниженной из-за частичного превращения аустенита в бейнит, а также из-за повышенного количества непревращенного (остаточного аустенита), который сохраняется и после отпуска.

По данным, на проволоке меньшего диаметра благодаря большей однородности исходной структуры, а по-видимому, также более равномерной деформации достигаются еще более высокие прочностные свойства: на проволоке диаметром 1,7 мм получен предел прочности, равный 3000 Мн/м2 (306 кГ/мм2).

Еще более высокие свойства получены в результате НТМО на тонкой ленте, поскольку в этом случае увеличивается скорость процессов переохлаждения аустенита и его последующей деформации. Свойства ленты из сталей 70С2ХА (ЭИ142) и У7А после HTMO характеризуется данными рис. 102.

Из этих данных следует, что оптимальное сочетание прочностных свойств и вязкости у стали 70С2ХА достигается после HTMO с обжатием 60%, а у стали У7А — при обжатии 40%. При этих степенях деформации происходит частичное промежуточное превращение, которое способствует повышению вязкости, хотя предел упругости при этом несколько снижается. Более высокая прочность благодаря более полному мартенситному превращению достигается при ускоренном охлаждении от температуры деформации в воде.

Важная особенность структурного состояния, создаваемого в стали НТМО, — повышенная устойчивость к отпуску, благодаря чему большая прочность по сравнению с обычной закалкой сохраняется вплоть до 500° С. В то же время скорость превращения остаточного аустенита в результате HTMO растет.

Наконец, большое значение имеет тот факт, что сталь после HTMO обладает высоким пределом упругости, косвенно характеризуемым углом пружинности, величина которого тем больше, чем выше степень обжатия при деформации метастабильного аустенита.

Все эти результаты, свидетельствующие о повышении свойств стали, подтверждены данными испытаний ленточных спиральных пружин, изготовленных из стали, подвергнутой HTMO и отпуску. Крутящий момент и циклическая прочность у этих пружин больше, чем у пружин из обычно закаленной в масле и отпущенной стали. После HTMO и отпуска сталь обладает также, по данным М.Ф. Рыбаковой, на 5—7% большей релаксационной стойкостью, чем после обычной двойной термической обработки. Однако на исследованных объектах (проволоке или тонкой ленте), подвергнутых НТМО, не удалось определить анизотропию свойств, хотя, по-видимому, она должна быть более значительной, чем после обычной закалки, из-за ориентированности микроструктуры и более четкой кристаллической текстуры.

Свойства, полученные после НТМО, когда в структуре стали присутствует непревращенный аустенит, могут быть улучшены (особенно сопротивление малым пластическим деформациям), если после этой обработки произвести дополнительную холодную пластическую деформацию и последующее старение (отпуск) при 250—360° С. По данным, после этих дополнительных операций предел упругости повышается на 300—400 Мн/м2 (35—45 кГ/мм2), заметно возрастает релаксационная стойкость, тогда как предел прочности растет всего примерно на 50—100 Мн/м2 (5—10 кГ/мм2).

По данным, низкотемпературная термомеханическая обработка позволяет повысить прочность более крупных упругих элементов, чем описанные выше спиральные пружины. В частности, при использовании аусформинга для стали 6DA (0,48% С; 1% Cr, 1% Mo и 0,5% Si) резко возрастает усталостная прочность и живучесть листовых рессор. Непосредственно после указанной термомеханической обработки с обжатием 75% живучесть рессор почти в 10 раз выше (235000 циклов при напряжении 690—1500 Мн/м2, т. е. 70—150 кГ/мм2), чем рессор, изготовленных из стали SAE5160 (близкой к 50ХФА). В итоге применение НТМО позволяет уменьшить число листов в рессоре на 50%, что дает уменьшение массы на 30%.

Использование низкотемпературной термомеханической обработки позволяет также сильно повысить живучесть цилиндрических пружин и торсионов из стали 6DA. Высокие значения усталостной прочности получены и у сложнолегированной стали типа H11, подвергнутой аусформингу. Поэтому оказалось возможным примерно в 2,5 раза уменьшить размеры торсиона и соответственно снизить его массу.

Таким образом, низкотемпературная термомеханическая обработка пружинной стали эффективна для повышения ее прочностных характеристик в условиях статического или циклического нагружения. По данным, усталостная прочность гладких образцов из стали после НТМО повышается на 20—25%, а образцов с надрезом снижается, что свидетельствует о повышенной чувствительности такой стали к концентраторам напряжений.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: