Применение механических свойств рессорно-пружинной стали

Механические свойства стали, изготовленной с применением легирующих добавок, отвечают строгим требованиям для использования в промышленности. Для получения стали с определенными свойствами в процессе выплавки вводят кремний, марганец, хром, титан, молибден, вольфрам, никель и другие химические элементы. Одной из выплавляемых марок спецсталей является 60С2А, которая обладает высокой прочностью и выраженными пружинящими свойствами. Главной особенностью этой стали является увеличенный предел текучести. Эта особенность дает возможность изготавливать различные изделия с пружинящими свойствами.

Химический состав

В состав стали входят:

Остальная часть химического состава стали 60С2А представлена железом. Сталь – это сплав Fe и C при содержании последнего в количестве менее 2,06%. При увеличении процента углерода в составе материал становится более чувствительным к температурной обработке, прокаливаемым, прочным и твердым. К отрицательным последствиям относятся снижение пластичности, ударной вязкости и повышение хрупкости.

Для улучшения свойств металла предусматривается введение легирующих добавок. В результате сплав получается твердым и вязким, прочным и устойчивым к коррозии.

Кремний Si используется в качестве раскислителя, замещая молекулы кислорода в стали 60С2А. Это делает сталь более прочной и упругой. Марганец Mn вводится с этой же целью, он препятствует образованию сульфидов железа. В результате снижается количество трещин при закалке изделий. При содержании марганца более 1% происходит рост зерна, что приводит к уменьшению однородности структуры и прочности.

Хром Cr применяется в качестве легирующего компонента благодаря способности вытеснять кислород. Он образует карбиды железа, препятствует корродированию сплава, улучшает прокаливаемость. Никель Ni также повышает антикоррозионные свойства пружинной стали 60С2А и снижает красноломкость. Аналогичными свойствами обладает медь Cu. При увеличении ее содержания в составе более 1% происходит выделение интерметаллидов, которые снижают технологичность металла при отпуске.

Тщательно выверенный состав обеспечивает такие свойства стали, как прочность, упругость, ударная вязкость, антикоррозионные качества.

Физические и механические свойства стали 60С2А

Сплав марки 60С2А обладает высокой твердостью, которая рассчитывается так: HB 10-1 = 269 МПа. Если же более внимательно и тщательно рассматривать состав такой марки, то помимо углерода в его составе можно выделить и другие химические элементы, которые влияют на то, какими свойствами она будет обладать.

Конечно же, самая высокая доля в составе относится углероду. Но, кроме него, в состав сплава 60С2а могут входить следующие элементы:

• от 1, 6 и до 2 процентов кремния;
• от 0, 60 и до 0, 90 процентов марганца;
• от 0 и до 0, 30 процентов хрома;
• от 0 и до 0,25 процентов никеля;
• от 0 и до 0,20 процентов меди;
• от 0 и до 0, 025 процентов фосфора;
• от 0 и до 0, 025 серы.

Обычно такой сплав как марка 60С2А,выпускается в виде сортового фасонного проката. Это могут быть и калиброванные прутики, и полосы, и ленты, и кованные заготовки и поковки, а также шлифованные прутики в виде готовой проволоки. В настоящее время изготовление сплавов так далеко и прогрессивно шагнуло вперед, что уже можно встретить в продаже лист марки 60С2А — даже горячекатаный листовой прокат.

Свойства материала

На основании вида температурной обработки определяется прочностные параметры и твердость изделия. Характеристики пружинной стали 60С2А в отливках, кругах и лентах отличаются. В данном случае рассматриваются качества сплава на последних двух примерах.

Круги характеризуются прочностью 129 МПа и пределом текучести 117 МПа. Это обеспечивает их упругость. Для сравнения: предел прочности СТ3 равен 370 МПа. Выносливость при растяжении составляет 490 МПа, на кручение – 295 МПа.

В качестве способа термической обработки чаще всего используется закалка. Она осуществляется с остыванием в масле, после чего производится отпуск для исключения остаточных напряжений.

Технические характеристики

К основным характеристикам стали 60С2А относятся:

Хрупкость

Цена стали 60С2А варьируется в районе 50 руб. за килограмм. Она изменяется на основании количества стали, сроков и способа доставки.

Применение

Эксплуатационные характеристики марки стали 60С2А обусловили его область применения. Он может использоваться для изготовления нагруженных деталей, которые подвергаются действию знакопеременных нагрузок. К ним относятся:

• торсионы – гибкие стержни, воспринимающие крутильные нагрузки;
• цанги;
• шайбы Гровера;
• фрикционы;
• пружины.

Данные элементы устанавливаются на машины, механизмы и оборудование, в т.ч. на гусеничную и колесную тяжелую технику.

Термообработка

Закалка осуществляется при 870 градусах, изделие остывает в масляной ванне. Отпуск производится при 470 градусах, что позволяет получить троостит (ферритоцементитную структуру). Она сохраняет твердость 35-45 HRC.

Температурная обработка бывает:

• начальной – отжиг;
• конечной – закалка;
• средней – отпуск.

Отпуск повышает твердость стали 60С2А до 365-445 НВ. Если навивка пружины осуществляется при однократном нагреве, то следующей стадией является термообработка.

Обработка

Качественный металл 60С2А может проходить различные виды обработок, в том числе и термообработки. Рассмотрим основные особенности и нюансы проведения таких операций.

• Закалка рассматриваемого материала должна производиться при температурном режиме, составляющем 870 градусов Цельсия. Далее стальная заготовка отправляется на охлаждение в специальное масло. Отпуск при этом необходимо производить при 470 градусах Цельсия, за счет чего появляется возможность получения троостита. Материал будет сохранять твердость в рамках 35-45 HRC.
• В целом температурная обработка стали рассматриваемой марки бывают следующей: начальной (подразумевается отжиг материала), конечной (имеется в виду закалка) и средней (подразумевается отпуск стали).
• Процедура отпуска способствует значительному повышению параметров твердости металла.

Если навивка пружинной детали производится при условии единственного подогрева, то на следующей стадии должна быть непосредственно термическая обработка в соответствии со всеми нормами и правилами.

Источник

Упрочнение

Наклеп осуществляется в дробеметной машине, в которой каждая точка подвергается воздействию дроби в течение 20-30 секунд. Подача осуществляется со скоростью 70-100 кг/минуту, диаметр элементов – 0,8-1,2 мм. Такая обработка создает ровный серебристый цвет.

Второй вариант обработки – заневоливание. Пружину выдерживают в сжатом состоянии на протяжении 20-40 часов. Процедура производится после термообработки стали 60С2А. Также используется многократное обжатие (5-10 раз) и наклеп дробью.

Типы выпуска

Существует несколько основных типов выпуска металла с маркировкой 60С2А. Ознакомимся со списком наиболее распространенных и популярных вариантов:

• прокат сортового типа (в его число входит и фасонный вид);
• калиброванные прутки;
• стальная лента;
• проволочная продукция;
• шлифованные прутки и серебрянка;
• круг;
• лист.

Каждый из указанных видов проката, в котором выпускается стальная продукция, соответствует и регулируется рядом ГОСТов.

Аналоги стали 60С2А

В качестве аналогов материала могут применяться:

• японские SUP6, SUP7;
• немецкие 60MnSiCr4, 60SiCr7, 65Si7;
• китайская 0Si2Mn;
• французская 61SiCr7;
• американские стали 9260, G92600.

quote: Originally posted by TENCH:

Я так понял, что она по свойствам ближе к ШХ15 чем к 65Г?

quote: Originally posted by GAU-8A:

С чего бы это? 60С2А класс пружинно-рессорных, господи, ну неужели так сложно погуглить?!

Т.е. ближе к 65Г? Есть смысл “металки” делать?

ножи из стали 65Г

Конструкционная рессорно-пружинная сталь 65Г, выпускается по ГОСТ 14959 и отличается высокой упругостью и износостойкостью. Не зря данная сталь используется для изготовления пружин, корпусов подшипников и рессор и . для ножей. Конечно, это не лучший вариант для кухонных, охотничьих, туристических и подобных ножей, но есть две группы клинкового оружия, для которых 65 Г является наилучшим вариантом. Догадались? Конечно, это метательные ножи и турнирные мечи.

На фото метательные нож «Твист» с цельнометаллическим клинком из стали 65Г

Расшифровка стали

Характеристики стали (кратко)

• Износостойкость
• Вязкость
• Прочность
• Упругость
• Сопротивление разрыву
• Стойкость к ударным нагрузкам
• Ножи показывают хороший рез (хотя для метательных ножей это ни к чему)
• Относительно низкая стоимость

Сталь для турнирного оружия

Всё вышеперечисленное актуально не только для изготовления метательных ножей, но и для производства турнирного оружия (мечи, шашки и т.п.).

На фото: Турнирное оружие для фестиваля «Богатырские забавы» в парке «ОружейникЪ» (Златоуст) было изготовлено как раз из стали 65Г.

Минусы

Как отмечали выше, сталь относиться к углеродистой группе и подвержена коррозии. Поэтому не забываем два важных правила: держим клинки в сухости и чистоте и периодически смазываем касторовым малом. Уход за ножами из стали 65Г сравним с уходом за ножами из дамасской стали.

Химический состав

Режимы термообработки

Температурный интервал закалки стали 65Г находится в пределах 800-830 °С. Последующий высокий отпуск в режиме 160-200 °С с дальнейшим охлаждением на спокойном воздухе позволяют получить на выходе твердость стали в пределах 45-47 HRC. Данная марка стали не боится перегрева, однако при закалке в верхних температурных значениях ударная вязкость стали начинает снижаться.

Применение

Качественный сплав, который соответствует установленной маркировке 60С2А, в настоящее время используется на большом количестве производств. Применение такого типа стали подразумевает эксплуатацию в условиях крайне жестких деформаций и нагрузок циклического типа. По этим причинам к рессорно-пружинному металлу предъявляются особенные требования, касающиеся его уровня пластичности, истираемости, стойкости к изнашиванию.

Механические особенности рассматриваемого сплава чаще всего задействуются при изготовлении пружинных деталей, а также валов фрикционного типа, рессорных элементов, штанг и прочих изделий подобного рода. Материал марки 60С2А в соответствии с ГОСТ 14959-79 относят к классу высоконагруженных. Из такого металла изготавливают проволоку. Подобный товар характеризуется очень хорошими деформирующими свойствами. Кроме того, сплав 60С2А нередко применяют в машиностроении. Многие составляющие, которые делаются из этого материала, предназначаются для установки на автомобили, разного рода механизмы и оборудование. Речь идет даже о гусеничной или колесной тяжелой технике.