Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 43
Текст из файла (страница 43)
При этом снижаются внутренние напряжения, деформация при закалке и склонность к хрупкому разрушению. Поэтому для пружин, подвергнутых изотермической закалке, допустима более высокая твердость (до 50 — 52 НКС,), чем после обычной закалки и отпуска. После изотермической закалки предел упругости и релаксационная стойкосп ниже, чем после обычной закалки и отпуска (при равном временном сопротивлении); но они могут быть повышены путем дополнительного отпуска прн температуре, равной температуре предшествующей изотермической выдержки при закалке.
В табл. 4.14 приведены данные о свойствах стали бОС2А после нзотермической за- калки и последующего отпуска, а также после закалки и отпуска, которые показывают преимущества первого процесса термической обработки. Свойства пружинных сталей могут быть существенно повышены (см. табл. 4.9 — 4.13) в результате применения процесса динамического старения (или отпуске под нагружением) [31. Эта обработка заклюю чается в ншружении стали после предварительной закалки и низкого отпуска (170-180 С) при среднетемпературном нагреве (отпуске) внешней нагрузкой, обеспечивающей в образце и = (0,7 ...
0,8) а, при этих температурах. Под влилнием этих напряжений общие закономерности изменения свойств закаленных сталей от температуры обычного отпуска или динамического старения одинаковы. Улучшение свойств в результате динамического старения является следствием более полного распада остаточного аустеннта н формирования структурного состояния стали, отличающегося от наблюдаемого после обычного отпуска. Это связано с влиянием напряжений, возникающих в процессе нагруженнл, на условия выделения карбидов, их структуру, морфологию.
Напряжения стабилизируют когерентно-связанные с матрицей частицы а-карбида, которые в итоге сохраняются до более высоких температур (250 С), когда после обычного отпуска в структуре отмечаются лишь частицы цементита. Кроме того, при динамическом старении изменяются морфология и ориентировка частиц карбидов, дисперсность которых после всех температур процесса обработки выше, чем после обычного отпуска. Эти изменения структуры, а также субструктуры и определяют улучшение всего комплекса свойств пружинных сталей. Таблица 4.И. Влияние взетермвчеекей закалки и аеслеяуюи~еге етвуека вя механические евейства етали бОСЗА 4.2.2.
Пружииыыа сплавы спациалъиога назначении Сплавы зтого класса подразделяют на следующие группы: коррозионно-стойкие, не- магнитные, с низким температурным козффициентом модуля упругости и высокозлек- тропроводные. Керрезиоиив-стойкие сплавы. Эти сплавы (табл. 4.15) применяют для изготовления пружин регулирующих устройств и приборов, работающих в коррозионно-актнвных средах. Применение таких пружин значительно зффекгивнее, чем пружин с гальваническими покрьггиями. Для пружин, стойких в атмосфере пара, воздуха, волы и слвбоокисллющих сред, применяют высокохромистые стали типа ЗОХ13 и 4ОХ13. Пружины из зтих сталей изго- товляют методами холодной (или горячей) навивки илн изгиба, а затем закаливают прн 1000 — 1050 С с охлаждением в воде или масле и далее проводят отпуск при 300-350 С (если пружины работают при климатических температурах) и при 500 — 550 С (если они работают при нагреве).
В первом случае сталь ЗОХ13 имеет следующие механические свойства: о, = 1800 МПа; а© з = 1350 МПа; а„„= 1200 МПа; у = 45 % и 6 = 10 %; после более высокого отпуска (500 С): о, = 1850 МПа; паз - 1500 МПа; а„„= 1250 МПа; у=35% и 6=11%. У высокохромистых сталей ЗОХ13 и 40Х13 наряду с удовлетворительной коррозионной стойкостью большая прокаливаемость, что обеспечивает высокую прочность в крупных сечениях, но в то же время они склонны к хрупким разрушениям и сильно деформируются при термической обработке. Для повышения коррозионной стойкости пружин из сталей ЗОХ13 и 40Х13, осо- бенно тех, которые изготовляют методами горячей деформации и закаливают с нагревом в печах без защитной атмосферы, необходимы шлифование и полирование поверхности.
Более высокую коррозионную стойкость, но прн меньшей прочности имеют стали с по- вышенным содержанием хрома, например 14Х17Н2. После закалки при 1000 С с охла- ждением на воздухе и отпуска при 300-350 'С она имеет о, = 1300 МПа, Ь = 10 % и КСЦ = 1,6 МДж/м'. Высоким унрочнением, хорошей коррозионной стойкостью, меньшей склонностью к хрупкому разрушению и меньшей деформацией при термической обрабапсе по сравнению с рассмотренными выше отличаются дисперсионно-твердеющие стали аустенитномартенснтного класса с низким содержанием углерода: 09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю1, ОХ17Н7ГТ, ОХ7Н13ГТ.
Режим их термической обработки: закалка при 900 — 950'С, обработка холодом при — 70 С,2 — 3 ч и старение при 450-500 С, б ч. Более высокие прочностные свойства при высоком сопротивлении хрупкому разрушению и сопротивлению коррозии достигнуты у практически безуглеродистых мартенситно-стареющих сталей, упрочняемых закалкой и отпуском (старение). Стали типа ОЗХ12Н10Д2ТБ, 04Х14К13Н4МЗТБВ-ВД, или ЭП7б7, по прочности и коррозионной стойкости превосходят стали 40Х13, ЗОХ13, а также 14Х17Н2, У стали ОЗХ12Н10Д2ТБ, содержащей, % (мас.): < О,ОЗ С", < 0,1 81; < 0,1 Мп; 10-11 %; 11,5-12,5 Сг, 1,0-1,4 'П; 1,8-2,1 Сц; 0,1-0,3 ХЬ (ТУ 14-1-1452 — 75), после закалки при 870 С, обработки холодом при — 70 С, 2 ч и отпуска (старения) при 450 С, б ч следующие механические свойства: о ° = 1800 МПа, се~ = 1700 МПа, ое хп = 1 300 МПа, Ь = 10%, а у стали 04Х14К13Н4МЗТБВ-ВД (ЭП767), содержащей,% (мас.): < 0,04 С; < 0,2 81; < 0,2 Мп; 13,5-15,0 С; 3,8-4,8 И1; 2,6 — 3,6 Мо; 0,2-0,5 Т1; 0,15 У; 0,3 — 0,5 %; 13,0 — 14,0 Со; 0,01 Се (ТУ 14-1-1179-74), после закалки при 950 С, обработки холодом при -70 С 16 ч и отпуска (старения) при 550 С, 6 ч — и, = 1700 МПа, ае з = 1580 МПа, ое вез = 1250 МПа и Ь = 12 %.
Эти стали устойчивы в морской воде и окислительных средах. Упругие элементы из них можно изготовлять методами холодной штамповки из закаленных заготовок, а затем уже их подвергать упрочнлющему старению (отпуску); возможна также горячая деформация (штамповка), а затем закалка и старение. Немагиитиые сплавы. Широкое применение получили аустенитные хромоникелевые стали типа 12Х18Н9Т н ОЗХ18Н!ОТ, упрочняемые после закалки пластической деформацией с высоким обжатием, в процессе которой, особенно при низких температурах, может образовываться твк называемый мартенсит деформации, что увеличивает степень упрочнения, но в то же время делает сталь ферромагнитной.
Полуфабрикаты из сталей этой группы, например 08Х18Н10Т, выпускают в виде проволоки или ленты, прочность которой тем больше, чем меньше диаметр или толщина. При диаметре 8,01 мм о, 1400...1600 МПа, Ь > 20 %, а при диаметре 0,11 — 0,71 мм о, = 1750...2050 МПа и число скручиваний не менее 4. Используя полуфабрикаты из стали 12Х! 8Н9Т илн 08Х18Н10Т диаметром или толщиной более 10 мм, нельзя получить большие обжатия, а значит, повышенную прочность. Поэтому из этих сталей пружины больших сечений не производят. Технология изготовления пружин из указанных сталей состоит из следующих операций: навивки, отпуска (обычно при 450 С), заневоливания и полирования. При конструировании упругих элементов из сталей 08Х18Н10Т и 12Х18Н9Т рекомендуется принимать модуль нормальной упругости Е = 190 ГПа, модуль сдвига б = 70 ГПа; допускаемые напряжения длл пружин с неограниченной долговечностью 600 — 800 МПа, а с ограниченной 850 — 1200 МПа (большие значения для проволоки диаметром 0,2 мм,' меньшие — для проволоки диаметром 8 мм).
После навивки пружин проводят отпуск, повышающий работоспособность сталей 08Х18Н10Т и 12Х18Н9Т, для первой стали при 450 С, адля второй-при 500 С. В тех случаях, когда нужна полная немагнитность в сильноупрочненном состоянии, применяют стали 17Х18Н9 и 37Х12НЗГЗМФБ также после сильной деформации. Если необходимо изготовлять немагнитные коррозионно-стойкие пружины и другие упругие элементы сложной формы методами холодной пластической деформации с большим обжатием или с глубокой и сложной вытяжкой, например сильфоны, гофрнро- ванные мембраны и т.
п,, используют аустенитные дисперсионно-твердеющие сплавы, упрочняемые термической обработкой. В закаленном аустенитном состоянии они высокопластичны и легко деформируются давлением, а после деформации (формовки) в процессе последующего отпуска (старения) упрочняются. Эти сплавы в отличие от предыдущих упрочняются и в больших сечениях, поэтому могут быть применены для изготовления сравнительно крупных по размерам упругих элементов.
К числу таких сплавов на железоникельхромовой основе относятся 36НХТЮ, 36НХТЮ5М и 36НХТЮ8М (см. табл. 4.15), которые помимо коррозионной стойкости отличаются теплостойкостью до 250, 250 — 300 и 300-350 С соответственно. Термическая обработка и свойства этих сплавов даны в табл. 4.16. 226 С~ Ю ЮЪ О ЮЪ Ю\ СФ Ю СЧ 1 о %ЪЪЪ Ю о о Ч1 Ю 1 "Ъ Ю 1 Ю„ Ю" ЮФ Ю" ! Ч~ 4Э Ю 4~3 1 С4 е4' ! ! еч„ МФ ~л Ю МЪ Ю„ Ю \~3 Ю ю ° Ф Ф~Ъ Ю$ «$' С4Ъ 1 00 С) 1 МЪ Ю ~О Ю" 1 С~Ъ Ю" ~О Ю" ! ЮЪ Ю" «Ф Ю" ! У~3 Ю" 46 Ю 1 Ю\ Ю $с Ю" 1 Ю МЪ СФ Ю" ч~ 3 Ч1 ~й Й а В р о В й. ~ ф Ю ~В $3 $4Э м ~~ ф а Мй е 5, З~ 3Х иМ 5~ ~Р ~В )3 Д~ ~ ~ й1 р3 ~ Ф В В6~ з 5 ~$ ~ н ~~ ДФ ~ Для упругих элементов, у которых должна быль наиболее высокая коррозиоиная стойкость, особенно в окислительных средах, применяют сплавы 70НХМБЮ н 47ХНМ на никельхромовой основе. У первого высокая коррозионная стойкость и теплостойкость, поэтому его можно использовать до 500-550 С (см.
табл, 4.1б). Для упругих элементов малых сечений и простой формы, но от которых требуется очень высокая прочность (о, > 2500 — 3 ООО Мпа), высокое сопротивление усталости и коррозионная стойкость при немагнитности, применяют сплавы на кобальтникельхромовой основе, Основная область применения этих сплавов — заводные пружины различных механизмов. Состав этих сплавов приведен в табл. 4.17. Их упрочняют путем термомеханической обработки, включающей в себя закалку, холодную пластическую деформацию с высокими обжатиями и последующее старение (отпуск) для преобразования субструктуры и образования сегрегаций из атомов углерода и легнрующих элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
