* Сталь 51ХФА предназначена для изготовления проволоки. *2 По ГОСТ 4543-61.

Примечание. Согласно ГОСТ 14959-79 в стали, изготовленной скрап-процессом, содержание остаточных меди Я никеля не более 0,3 % каждого вместо 0,25 % при использовании других металлургических процессов выплавки. Содержание Р и S в качественной стали 0,035%, а в высококачественной 0,025 % каждого.

В зависимости от конфигурации упругих элементов, нх размеров, требу емых свойств и экономичностп технологического процесса производства для изготовления этих изделий применяют пружинную сталь: 1) хо-лоднодеформированную, предварительно термически обработанную, обычно патенгированную, проволоку или ленту; 2) термически обработанную закалкой и последующим отпуском до заданной прочности ленту или проволоку; 3) холоднокатаную и горячекатаную сталь для пружин, подвергаемых затем закалке.

Для изготовления холоднодефор-мированной, термически обработанной пружинной проволоки (ГОСТ 9389-75) обычно применяют углеродистые стали с 0,4-1,0 % С в соответствии с ГОСТ 1050-74 и ГОСТ 1435-74, реже, с повышенным содержанием марганца (65Г), а в некоторых случаях - также и низколегированные стали 50ХФА, 70С2ХА согласно ГОСТ 14959-79 (табл. 1), предварительно до холодной пластической деформации подвергнутые термической обработке - патентированию, в результате которой сталь приобретает структуру тонкопластинчатого сорбита. Пружинную проволоку этой группы по значениям прочности разделяют на три класса. Для проволоки максимальной прочности (I класс) обычно применяют углеродистые стали У7А-У9А, а также стали КТ-2 (0,86-0,91 % С; 0,2-0,4 % Мп; 0,17-0,37 % Si) и ЗК-7 (0,68-0,76 %С; 0-0,8 % Мп;- 0,17-0,37 % Si) с пониженным содерланием примесей; для проволоки повышенной прочности (II и ПА классы) используют сталь 65Г, а для проволоки нормальной прочности (III класс) - сталь 45.

Проволоку I, II и IIА классов используют главным образохм для изготовления одножильных или многожильных винтовых цилиндрических пружин сжатия и растяжения, работающих в условиях статического или циклического нагружения. Из проволоки III класса из-за ее пониженной прочности изготовляют лишь слабо-нагружаемые пружины. Проволоку 1-

III классов, как правило, изготовляют из углеродистых сталей, в том числе из 65Г, но для пружин, которые работают при повышенных температурах и напряжениях, применяют низколегированные стали. Прочность проволоки тем выше, чем больше суммарная степень холодной пластической деформации (частые обжагия, т. е. за 1 проход при волочении, Ю-12 %) или соответственно чем меньше ее диаметр. При этом наибольшее упрочнение при сохранении достаточной пластичности и вязкости достигается только после предварительного патентирования.

В результате упрочняющей холодной пластической деформации патенти-рованная проволока приобретает значительные остаточные напряженик, которые сильно снижают предел упругости, почти не влияя на предел прочности. Для уменьшения этих напряжений и повышения предела упругости и релаксационной стойкости- основных характеристик пружинной стали- готовые пружины после навивки или гибки подвергают последующему низкотемпературному отпуску при 200- 300 °С. Рост предела упругости в результате этого отпуска достигает примерно 100 % исходной величины, тогда как предел прочности возрастает примерно лишь на 10 %. Релаксационная стойкость пружин после отпуска возрастает по сравнению с неотпу-щенными примерно в 2-3 раза. Также возрастает и предел выносливости (на 5-10 %), причем температура отпуска для достижения максимума этого свойства обычно выше (300-350 °С), чем температура отпуска для достижения максимального предела упругости (обычно 200-300 °С) (табл. 2). При назначении режима отпуска следует учитывать влияние не только температуры, но и его продолжительности (табл. 3).

Рекомендуемые режимы отпуска пружин из патентированной высокоуглеродистой стальной проволоки: температура 175 X с выдержкой 2 ч или 220-300 °С с выдержкой 1 ч или 350 ®С с выдержкой 15 мин.

Пружины, изготовленные из патентированной и холоднодеформирован-ной стальной проволоки или ленты после дополнительного отпуска при-

Обретают высокую прочность, в том числе и сопротивление усталости, при повышенной вязкости. Эта сталь рекомендуется для изготовления тяжело-нагруженных пружин преимущественно из профилей малого сечения (толщиной или диаметром до 1,5-2 мм). При больших диаметрах проволоки не удается обеспечить высоких степеней обжатия, и поэтому стандартный комплекс механических свойств в этих сечениях ниже, хотя и не уступает свойствам, получаемым после обычной закалки и отпуска. Однако по ограниченной выносливости и меньшей склонности к хрупкому разрушению пружины из патентированных сталей превосходят упрочненные в результате закалки и отпуска. В то же время у стали, закаленной и отпущенной до равной твердости с патентированной и холоднотянутой, более высокий предел упругости и большая. релаксационная стойкость при 20 °С; при нагреве эта стойкость для стали после обеих упрочняющих обработок практически одинакова.

Термически обработанную или на-гартованную (упрочненную) пружинную ленту и проволоку изготовляют из углеродистой (60, 70, У7А-У12А) или легированной (65Г, 70С2ХА, 60С2А) стали (см. табл. 1). Лента отличается высокой точностью размеров, повышенной прочностью, высоким качеством отделки поверхности в результате шлифования и полирования что определяет ее высокое сопротивление хрупкому разрушению и сопротивление выносливости. Последнее может быть повышено при шлифовании не только поверхности, но и закругленных кромок, полученных в результате плющения проволочной еаготовки под валками.

Свойства термически обработанной или нагартованной ленты приведены в табл. 4 и 5.

После шлифования или полирования ленту подвергают низкотемпературному отпуску, который уменьшает возникающие при поверхностной обработке остаточные напряжения и создает оксидную пленку желтую или синюю, способствующую лучшему сохранению смазочного материала.

2. Зависимость усталостной прочности проволоки диаметром 0,5 мм из стали У8А от степени деформации волочением и температуры последующего отпуска

т 1 (в МПа) после отпуска при температуре, °С

3. Влияние продолжительности отпуска при 300 и 500 °С на предел выносливости проволоки диаметром 0,5 мм из стали У8А после волочения с отжатием 70 % (числитель) и 90 % (знаменатель) (По данным Л. А. Красильникона)

4. Прочностные свойства термически обработанной или нагартованной ленты (ГОСТ 21997-76)