Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Промышленные цветные металлы и сплавы: Справочник. М.: Металлургия, 1975. 63. Справочник по триботехнике: В 3 т. / Под редакцией М. Хебды и А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1989. Т. 1; 1992. Т. 3. 64. Тенвнбаум МЫ Сопротивление абразивному изнашиванию.
М.: Машиностроение, 1976. 65. 7рвнив и износ материалов на основе полимеров 1 В.А. Белый, А.И. Свириденок, М.И. Петроковец, В,Г. Савкин. Минск: Наука и техника, 1976. 66. третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов.
М.: Металлургия, 1976. 67. Триботвхническив свойства антифрикционных самосмазывающихся пластмасс. М.: ВНИИЦеитр ГСССД, 1982. 68. Федорченко ИМ, Крячек В.М, Панаиоти ИИ, Современные фрикционные материалы. Киев: Наукова думка, 1976. 69. Федорченко И.М., Пугина Л.И Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев: Наукова думка, 1980.
70. Физико-химические свойства окислов; Справочник / Под ред. Г.В, Самсонова, М.: Металлургия, 1969. 71. Фторуглеродные пластики: Каталог-справочник / Под общей ред. С.Г. Малкевич; составитель В.П. Щедрина. Черкассы: Отд-ние НИИТЭХима, 1974. 72. Хруиуов ММ, Бабичев МА. Абразивное изнашивание. М.: Наука, 1970. 73..впущав ММ, Бабичев МА. Исследование изнашивания металлов. М.; АН СССР, !960. 74. липин Н.В. Износостойкосп* композиционных апмазосодержаших материалов для бурового инструмента. Киев: Наукова думка, 1983. 75. Цыпин Н.В, Износостойкосп твердых сплавов при абразивном изнашивании У Трение и износ.
1983. № 1. 76. Эбвлинг В. Образование структур при необратимых процессах. М.: Мир, 1979. 77. Элвктроиауовое легирование металлических поверхностей/Г.В. Самсонов, Ад. Верхотуров, Г.А. Бовкун, В.С. Сычев. Киев: Наукова думка, 1976. 78. Энциклопедия. Машиностроение: В 40 т. Т. 1У-! . Детали машин. Конструкцнонная прочность. Трение, износ, смазке/ Под ред.Д.Н. Решетова М.: Машиностроение, 1995. 79. Энциклопедия неорганических материалов: В 2 т. / Отв. ред.
И.М. Федорченко. Киев: УСЭ, 1977. Т. 1; Т. 2. 4. МАТЕРИАЛЫ С ВЫСОКИМИ УПРУГИМИ СВОЙСТВАМИ К материалам с высокими упругими свойствами относятся пружинные стапи и сплавы. В промышленности используются разнообразные пружинные стали и сплавы, так как условна службы изготовляемых из них упругих элементов (пружин, рессор, мембран, сильфонов и др.) различны.
Независимо от условий применения пружинные сплавы должны иметь определенные, характерные для всех конструкционных сплавов, свойства — высокую прочность в условиях статического, циклического или динамиче- ского натруженна, достаточную пластичность и вязкость, а также высокое сопротивление разрушению. Однако основным свойством, которым должны обладать пружинные стали и сплавы, является высокое сопротивление малым пластическим деформациям как в условиях кратковременного (предел упругости), так и длительного (релаксационная стойкость) нагружения, зависящее.от состава и структуры этих материалов, а также от параметров воздействия на них внешних условий — температуры, коррозионной активности внешней среды и др. Между сопротивлением малым пластическим деформациям и пределом выносливости во многих случаях существует корреляционная связь.
Установлена также связь между сопротивлением малым пластическим деформациям и степенью развития таких неупругих эффектов, как амплитудно-зависимое внутреннее трение, упругое последействие (прямое и обратное) и упругий гистерезис. Таким образом, сопротивление малым пластическим деформациям определяет весь комплекс основных свойств пружинных сталей и сплавов, 4.1. Пружинные сплавы и основные спОсОбы их упрочнения К сплавам, упрочняемым холодной пластической деформацией и последующим отпуском или низкотемпературным отжигом, относятся углеродистые и легированные стали перлитного класса с повышенным содержанием углерода (0,4- 1,0%), а также ннзкоуглеродистые стали аустенитного класса, подвергаемые упрочнению холодной пластической деформацией (после предварительной термической обработки), а затем дополнительному отпуску, В первую группу также входят сплавы меди (однофазные латуни, бронзы), молибдена и рения, ниобия и др.
Характерной особенностью всех сплавов рассматриваемой группы является анизотропия упругих свойств, резко выраженная в деформированном состоянии, но уменьшающаяся после отпуска (или при дорекристаллизационном отжиге) в результате перераспределения напряжений и дислокаций. 2!2 К сплавам, упрочняемым в результате мартенситного превращения, относятся углеродистые и легированные стали.
Эти стали упрочняются в результате мартенситного превращения прн закалке, в том числе совмещенной с различными видами термомеханической обработки — высокотемпературной (ВТМО) или низкотемцературной (НТМО), или в процессе холодной пластической деформации как, например, в сталях переходного аустенитно-мартенситного класса. Максимум сопротивления малым пластическим деформациям стали н сплавы этой группы приобретают после дополнительного отпуска (старения), в процессе которого помимо изменения структурного или фазового состояния уменьшается уровень внутренних напряжений. К сплавам, упрочняемым в результате дисперсионного твердения (старения), относятся мартенситно-стареющие стали, аустенитные дисперсионно-твердеющие сплавы, бериллиевые бронзы и т.
п., упрочнение которых является следствием выделения дисперсных частиц избыточных фаз из пересыщенного в результате закалки твердого раствора при последующем старении (или отпуске). Максимальное упрочненне этих сталей н сплавов достигается в случае использования термомехвнической обрабики по следующей технологической схеме: закалка, холодная пластическая деформация и старение (отпуск).
Наиболее перспективным направлением для получения высоких прочностных свойств у существующих сплавов н создания новых высокопрочных пружинных сплавов является совмещение в каждом из них нескольких структурных механизмов упрочнения, В этом случае деление даже по основным для каждой группы сплавов методам упрочне- ния теряет свою определенность и становится слишком сложным н в то же время недостаточно четким. Поэтому более целесообразно пружинные сплавы подразделять по назначению. 4.2.
Основные группы нружннных сплавов Пружинные сплавы общего назначения относятся к классу конструкционных материалов, н поэтому они должны в первую очередь обладать высокими временным сопротивлением, пределами упругости н выносливости, релаксационной стойкостью и сопротивлением разрушению. Пружинные сплавы специального назначения наряду с повышенными механическими свойствами должны иметь определенные физико-хими, ческие и физические свойства, требования к которым изменяются в зависимости от условий эксплуатации соответствующих упругих элементов.
В частности, эти сплавы ! должны иметь повышенную коррознонную стойкость, немагнитность, малое удельное : электрическое сопротивление и др. 4.2.1. Пружинные снлявы общего нвзначеннн К этим сплавам относятся преимущественно углеродистые и легированные стали, главным образом перлитного класса, и лишь в ограниченной степени мартенситного класса (табл. 4.1). У этих сталей обычно повышенное содержание углерода (0,4 — 1,2 %), что и определяет высокую степень их упрочнения в результате холодной пластической деформации или мартенситного превращения при закалке. 213 Углеродистые пружинные стали 65, 70, 75, 80, 85, У9А, У10А, У11А, У12А отличаются низкой коррозионной стойкостью, сравнительно высоким температурным коэффициентом модуля упругости н сниженной релаксационной стойкостью даже при небольшом нагреве.
Поэтому они непригодны для работы при температурах выше 100 С. Кроме того, углеродистая сталь имеет малую прокаливаемость и поэтому ее можно применять лишь для изготовления пружин малого сечения. При закалке, когда необходимо охлаждение пружин в воде, неизбежно наблюдается значительная их деформация, а при очень сложных конфигурациях могут возникать трещины. Легированные пружинные стали отличаются более высокой релаксационной стойкостью, чем углеродистые, и, кроме того„позволяют получать высокие прочностные свойства (в том числе и предел упругости) в сочетании с повышенной вязкостью и сопротивлением хрупкому разрушению в упругих элементах повышенного сечения. Возможность закалки пружин н других упругих элементов из некоторых более высоколегированных пружинных сталей на воздухе также позволяет сильно уменьшить зональные остаточные напряжения, что повышает стабильность характеристик изделий со временем.
В зависимости от конфигурации упругих элементов, их размеров, требуемых свойств и экономичности технологического процесса производства для их изготовления применяют ленту или проволоку из пружинной стали в следующем состоянии: термически обработанном и затем холоднодеформированном; закаленном и отпущенном до заданной прочности и холоднокатаном или горячекатаном. Для изготовления термически обработанной и затем холоднодеформированной пружинной проволоки (ГОСТ 9389-75) обычно применяют углеродистые стали с 0,4-1,0 % С (ГОСТ 1050-74, ГОСТ 1435 — 74), реже стали с повышенным содержанием марганца типа 65Г, а в некоторых случаях низколегированные стали 50ХФА, 70С2ХА (ГОСТ 14959- 79) (см.
табл. 4.1). До холодной пластической деформации зтн стали подвергают термической обработке — обычно патентированию, в результате которой сталь приобретаст структуру тонкопластинчатого сорбита. Пружинную проволоку нз этой группы сталей по значениям прочности разделяют на три категории: 1 — проволока максимальной прочности обычно из углеродистых сталей У7А — У9А, а также сталей КТ-2 (0,86 — 0,91 % С; 0,2-0,4 % Мп; 0,17-0,37 % 81) и ЗК-7 (0,68-0,76 УеС; 0,5 — 0,8 % Мп; 0,17 — 0,37% Я) с пониженным содержанием примесей; 2 и 2А — проволока повышенной прочности из стали 65Г; 3 — проволока нормальной прочности из стали 45.
Проволоку категории прочности 1, 2 н 2А используют главным образом для изго- товления одножильных илн многожильных винтовых цилиндрических пружин сжатия и растяжения, работающих в условиях статического или циклического нагружения. Из проволоки категории 3 вследствие ее пониженной прочности делают лишь слабонагружаемые пружины. Прочность проволоки тем выше, чем больше суммарная степень холодной пластической деформации (частые обжатия со степенью 10-12 % за каждый проход при волочении). При этом наибольшее упрочнение при сохранении достаточной пластичности и вязкости достигается только после предварительного патентирования.
В результате упрочняющей холодной пластической деформации патентированная проволока приобретает значительные остаточные напряжения, которые сильно снижают предел упругости, почти не изменяя временное сопротивление. Для уменьшения оста- точных напряжений, повышения предела упругости и релаксациоиной стойкости — основных характеристик пружинной стали — готовые пружины после навивки нли гибки подвергают последующему, низкотемпературному отпуску при 200 — 300 С, в результате которого предел упругости возрастает примерно на 100 % по сравнению с исходным значением, тогда как предел прочности — лишь на 10 %.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
