Пружинные стали

Конструкционные стали с повышенным содержанием углерода. Качество и работоспособность пружины. Маркировка и основные характеристики пружинных сталей. Основные механические свойства рессорно-пружинной стали после специальной термической обработки.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 17.12.2010
Размер файла 25,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Казанский Государственный Технический Университет им. А. Н. Туполева

Институт авиации, наземного транспорта и энергетики

Кафедра: «Материаловедение и структура образующих технологий»

Дисциплина: «Материаловедение ч.2»

Курсовая работа

Тема: «Пружинные стали»

Выполнена:

Проверил:

Елабуга , 2009 г.

План:

1. Описание

2. Применение

3. Маркировка и основные характеристики

4. Особенность вальцовки пружинной стали

5. Основные требования, предъявляемые к рессорно-пружинной стали

6. Характеристика материала 68А

7. Литература

Описание:

Пружинная сталь -- сталь, предназначенная для изготовления упругих элементов (пружин, рессор и т.д.)

Работа пружин, рессор и тому подобных деталей характеризуется тем, что в них используют только упругие свойства стали. Большая суммарная величина упругой деформации пружины (рессоры и т. д.) определяется ее конструкцией -- числом и диаметром витков, длиной пружины. Поскольку возникновение пластической деформации в пружинах не допускается, то от материала подобных изделий не требуется высокой ударной вязкости и высокой пластичности. Главное требование состоит в том, чтобы сталь имела высокий предел упругости (текучести). Это достигается закалкой с последующим отпуском при температуре в районе 300--400° С. При такой температуре отпуска предел упругости (текучести) получает наиболее высокое значение, а то, что эта температура лежит в интервале развития отпускной хрупкости I рода, в силу отмеченного выше обстоятельства не имеет большого значения.

Пружины, рессоры и подобные им детали изготавливают из конструкционных сталей с повышенным содержанием углерода (но, как правило, все же более низким, чем у инструментальных сталей) -- приблизительно в пределах 0,5--0,7% С, часто с добавками марганца и кремния. Для особо ответственных пружин применяют сталь 50ХФ, содержащую хром и ванадий и обладающую наиболее высокими упругими свойствами. Термическая обработка пружин и рессор из легированных сталей заключается в закалке от 800--850° С (в зависимости от марки стали) в масле или в воде с последующим отпуском в районе 400--500° С на твердость НRС 35--45. Это соответствует ств= 1304-1600 кгс/мм2.

Иногда такой термической обработке подвергают детали конструкций большой длины и с тонкими стенками, которые должны обладать высокими пружинящими свойствами. В этом случае применяют сталь ЗОХГС; после закалки и отпуска при 250° С она будет иметь прочность (ав) 160 кгс/мм2, но вязкость (ад) всего лишь 5 кгс-м/см2, а пластичность (б) 7% и (ф.) 40%. Часто пружины изготавливают из шлифованной холоднотянутой проволоки (так называемой серебрянки). Наклеп (нагартовка) от холодной протяжки создает высокую твердость и упругость. После навивки (или другого способа изготовления) пружину следует отпустить при 250--350°С для снятия внутренних напряжений, что повысит предел упругости. Для изготовления серебрянки применяют обычные углеродистые инструментальные стали У7, У8, У9, У10.

На качество и работоспособность пружины большое влияние оказывает состояние поверхности. При наличии трещин, плен и других поверхностных дефектов пружины оказываются нестойкими в работе и разрушаются, вследствие развития усталостных явлений в местах концентрации напряжений вокруг этих дефектов. Кроме обычных пружинных материалов, имеются и специальные, работающие в специфических условиях (повышенные температуры, агрессивные среды, и т. д.).

Общая характеристика: сталь рессорно-пружинная, малочувствительна к флокенообразованию, склонна к отпускной хрупкости при содержании Mn?1%, не применяется для сварных конструкций. Плотность при 20°С - 7,81х10ікг/мі. Модуль нормальной упругости при 20°С - 215 Гпа. Удельная теплоёмкость при 20-100°С - 490 Дж/(кг·°С)

Они работают в области упругой деформации металла под воздействием циклических нагрузок. Поэтому они должны иметь высокое значение предела упругости, текучести, выносливости при необходимости пластичности и высоком сопротивлении хрупкому разрушению.

Пружинные стали содержат С = 0,5 - 0,75% , Si до 2,8%, Mn до 1,2%, Cr до 1,2%, V до 0,25%, Bе до 1,2%, Ni до 1,7%. При этом происходит измельчение зерна, способствующее возрастанию сопротивления стали малым пластическим деформациям, а следовательно, ее релаксационной стойкости. Широкое применение на транспорте нашли кремнистые стали 55С2, 60С2А, 70С3А. Однако они могут подвергаться обезуглероживанию, графитизации, резко снижающим характеристики упругости и выносливости материала. Устранение указанных дефектов, а также повышение прокаливаемости и торможение роста зерна при нагреве достигается дополнительным введением в кремнистые стали хрома, ванадия, вольфрама и никеля. Для изготовления пружин также используют холоднотянутую проволоку (или ленту) из высокоуглеродистых сталей 65, 65Г, 70, У8, У10 и др.. Применяются также пружины специального назначения из мартенситных сталей 30Х13А, мартенситно - стареющих 03Х12Н10Д2Т, аустенитно-мартенситных 09Х15Н8Ю и других сталей и сплавов. Стали закаливают с температур 830 - 880°С и отпускают на тростит (380 - 550°С).

Имеют высокий предел текучести. Отношение предела текучести к пределу прочности 0,8?0,9. Для листовых рессор и пружин подвесок применяют кремнистые и марганцовистые стали 50ХГ, 50Г2, 05Г, 55С2 и др. Для торсионных валов используются стали 45ХНМФА, G0C2A, 70СЗА.

Для повышения усталостной прочности деталей, работающих при высоких колебательных нагрузках, необходимо обеспечить в поверхностном слое создание остаточных сжимающих напряжений. С этой целью применяют заневоливание пружин, заневоливание и чеканку торсионных валов, обкатку роликами, пластическую осадку и дробеструйную обработку листовых рессор. Легированная рессорно-пружинная сталь, термообработанная до твердости HRC 45--50, имеет предел усталости при кручении 190 МПа. После дробеструйной обработки предел усталости увеличивается до 350 МПа (3500 кгс/см2).

Применение:

Пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.

Виды поставляемой продукции: в горячекатаном состоянии (без термообработки) с твёрдостью не более НВ285; в высокоотпущенном состоянии - не более НВ241

Маркировка и основные характеристики:

Марки пружинных сталей:

· 50ХГ

· 50ХГА

· 50ХГФА

· 50ХСА

· 50ХФА

· 51ХФА

· 55С2

· 55С2А

· 55С2ГФ

· 55ХГР

· 60Г

· 60С2

· 60С2А

· 60С2Г

· 60С2Н2А

· 60С2ХА

· 60С2ХФА

· 65

· 65Г

· 65ГА

· 65С2ВА

· 68А

· 68ГА

· 70

· 70Г

· 70С2ХА

· 70С3А

· 75

· 80

· 85

Основные механические свойства рессорно-пружинной стали после специальной термической обработки.

Марка стали

Рекомендуемый режим

термической обработки

Механические свойства

ут ,кгс/мм2

ув ,кгс/мм2

д5 , %

ц , %

Температура закалки, °С

Закалочная среда

Температура отпуска

Не менее

65

840

Масло

480

80

100

10

35

70

830

»

480

85

105

9

30

75

820

»

480

90

110

9

30

85

820

»

480

100

115

8

30

60Г

840

»

480

80

100

8

30

65Г

830

Масло

480

80

100

8

30

70Г

830

»

480

85

105

7

25

55ГС

820

»

480

80

100

8

30

50С2

870

Масло или вода

460

110

120

6

30

55С2

870

То же

460

120

130

6

30

55С2А

870

» »

460

120

130

6

30

60С2

870

Масло

460

120

130

6

25

60С2А

870

»

420

140

160

6

20

70С3А

860

»

460

160

180

6

25

50ХГ

840

»

440

110

130

7

35

50ХГА

840

»

440

120

130

7

35

55ХГР

830

»

450

125

140

5

30

50ХФА

850

»

520

110

130

8

35

50ХГФА

850

»

520

120

130

6

35

60С2ХФА

850

»

410

170

190

5

20

50ХСА

850

»

520

120

135

6

30

65С2ВА

850

»

420

170

190

5

20

60С2Н2А

880

»

420

160

175

6

20

60С2ХА

870

»

420

160

180

5

20

60СГА

860

»

460

140

160

6

25

Особенность вальцовки пружинной стали:

Особенность состоит в последовательности термообработки таких сталей. Так, при навивке пружин пруток находится в отожженном состоянии, что обеспечивает простоту выполнения операции. Затем пружину закаливают. Последний этап - низкий отпуск (130...150 град.), он еще называется пружинным.

Основные требования, предъявляемые к рессорно-пружинной стали:

Общее требование, предъявляемое к рессорно-пружинным сталям, -- обеспечение высокого сопротивления малым пластическим деформациям (предел упругости) и релаксационной стойкости (сопротивление релаксации напряжений). Эти характеристики обеспечивают точность и надёжность работы пружин и постоянство во времени таких эксплуатационных свойств, как крутящий момент, силовые параметры. Пружинные стали в виде проволоки и ленты упрочняют холодной пластической деформацией и закалкой на мартенсит с последующим отпуском. Готовые пружины подвергают стабилизирующему отпуску.

Пружинная сталь согласно EN 10270-1-SH и EN 10270-3-NS (марка 1.4310)

Нижняя граница выносливости для растяжения прута из пружинной стали согласно EN 10270-1-SH может быть обозначена следующим образом:

у t = 2220 - 820 *log d

Практическое правило определяет, что нижняя граница выносливости на растяжение нержавеющей пружинной стали согласно EN 10270-3-NS (марка 1.4310) составляет 85% выносливости на растяжение прута из пружинной стали согласно EN 10270-1-SH.

у t = 0,85 * (2220 - 820* log d)

При расчёте пружин сжатия и растяжения, допустимое значение напряжения витков (ф w) составляет 40% величины у t при статической нагрузке.

При расчете пружин кручения допустимое напряжение изгиба ( у b) составляет 70% величины у t при статической нагрузке.

Характеристика материала 68А:

Характеристика материала 68А

Марка:

68А

Классификация:

Сталь конструкционная рессорно-пружинная

Применение:

термически обработанная проволока диаметром 1.2-5.5 мм для изготовления пружин

Химический состав в % материала 68А.

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Al

Cu

0.65-0.7

0.15-0.25

0.4-0.55

до 0.2

до 0.025

до 0.025

до 0.12

до 0.05

до 0.15

Литература:

1. http://www.zmk.ru/vidpr.html?vidpr=konstr&razd=ress

2. http://alcomex.ru/tech-info-spring-steel.html

3. http://www.steeltorg.com.ua/sp/sp_06.php

4. http://ustroistvoavto.ru/?p=13

5. http://metalorgs.ru/term/p/3415-pruzhinnaja-stal.html

6. http://materiall.ru/legirovannye-stali-i-splavy/59-pruzhinnye-stali.html

7. http://www.partner-mh.ru/doku.php/produkcija:marochnik_stalej

8. http://www.metallinvestural.ru

9. http://www.splav.kharkov.com/choose_mat.php?class_id=20


Подобные документы

  • Характеристика стали 60С2А, химический состав и механические свойства. Структурные превращения в стали при термической обработке. Выбор оборудования для обработки детали. Разработка технологии термообработки и маршрутной технологии изготовления пружины.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 05.12.2014

  • Стали конструкционные углеродистые обыкновенного качества. Механические свойства горячекатаной стали. Стали углеродистые качественные. Легированные конструкционные стали. Низколегированный сплав, среднеуглеродистая или высокоуглеродистая сталь.

    презентация [27,7 M], добавлен 19.12.2014

  • Свойства стали, ее получение и области применения. Классификация углеродистых сталей в зависимости от назначения, структуры, содержания углерода, качества. Качественные конструкционные углеродистые стали, их химический состав и механические свойства.

    контрольная работа [999,9 K], добавлен 17.08.2009

  • Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных, твердых сплавов и композиционных материалов. Анализ конструкции и технология производства механической пружины. Особенности работы упругих элементов. Рессорно-пружинные и теплоустойчивые стали.

    курсовая работа [60,5 K], добавлен 13.01.2011

  • Классификация и маркировка сталей. Сопоставление марок стали типа Cт и Fe по международным стандартам. Легирующие элементы в сплавах железа. Правила маркировки легированных сталей. Характеристики и применение конструкционных и инструментальных сталей.

    презентация [149,9 K], добавлен 29.09.2013

  • Определение классификации конструкционных сталей. Свойства и сфера использования углеродистых, цементуемых, улучшаемых, высокопрочных, пружинных, шарикоподшипниковых, износостойких, автоматных сталей. Стали для изделий, работающих при низких температурах.

    презентация [1,8 M], добавлен 14.10.2013

  • Процентное содержание углерода и железа в сплаве чугуна. Классификация стали по химическому составу, назначению, качеству и степени раскисления. Примеры маркировки сталей. Расшифровка марок стали. Обозначение легирующих элементов, входящих в состав стали.

    презентация [1,0 M], добавлен 19.05.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.