Выбор марки стали и разработка технологии термообработки для изготовления рессоры большегрузного автомобиля

(диаметр более 20 мм, s_в>1800 МПа, s_т >1600 Мпа, KCU > 300кДж/м²)

 

1. Выбор материала

 

Для пружин особо ответственного назначения применяют легированную сталь, в которую дополнительно вводится вольфрам, ванадий, никель. Эту сталь характеризующуюся высокими пределами упругости и выносливости применяют для изготовления  рессор, пружин, буферов и деталей, работающих в условиях динамических и знакопеременных нагрузках. Стали 60С2ХФА, 65С2ВА и 60С2Н2А используют для крупных пружин ответственного назначения. Детали из этих сталей малосклонны к росту зерна и прокаливаются в сечениях до 50 мм.

 

Указанным в условии требованиям вполне соответствует сталь 65С2ВА.

 

Хим. состав и механические свойства данной стали приведены в таблицах 1, 2 и 3:

 

Таблица 1 Химический состав в % материала 65С2ВА (ГОСТ   14959 – 79)

Таблица 2 Механические свойства при Т=20^oС материала 65С2ВА

Таблица 3 Механические свойства в зависимости от температуры отпуска (Изотермическая закалка с выдержкой при 270 °С.)

 

 

1.      Термообработка

 

Для данной стали оптимальным режимом термической обработки является закалка при 850⁰С с изотермическим выдерживанием при 270 ⁰С. Закаливание производят в масло, с последующим отпуском при 300-350⁰С. Температура отпуска не является фиксированной и на практике встречается некоторый «разброс» отпускных температур. Это связано с тем, что в зависимости от температуры испытаний наблюдаются различия в релаксационной стойкости. Так, например, максимальная релаксационная стойкость стали 65С2ВА при 20°С достигается после отпуска при 300˚С. При повышении температуры релаксационных испытаний, соответственно возрастает и температура отпуска, отвечающая достижению максимальной стойкости: максимальная релаксационная стойкость при 100˚С соответствует отпуску при 400˚С, а при 200˚С — отпуску при 450˚С.

 

Рис. 1. Режим термообработки стали 65С2ВА.

 

При закалочном охлаждении в масле, благодаря очень высокой скорости охлаждения (превышающей V_кр) происходит образование структуры мелкозернистого мартенсита.

После закалки и отпуска при 350-450˚С достигаются максимумы предела упругости и релаксационной стойкости. Эта температура отпуска отвечает практически полному превращению остаточного аустенита и выделению значительного количества карбидов типа М₃С.

Наиболее высокий комплекс свойств стали 65С2ВА при нормальных температурах достигается после изотермической закалки на нижний бейнит (патентирования) и отпуска при 300-350  (таблица 3). Целью отпуска является снятие остаточных напряжений после пластической деформации.

 

Метод поверхностного упрочнения после отпуска – дробеструйная обработка - наклепывают поверхность дробью ,чтобы увеличить предел выносливости.

 

 

Литература:

 

- Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы.

- Марочник сталей и сплавов. Сорокин В.Г.

- Специальные стали. Учебник для вузов. Гольдштейи М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. М.: Металлургия, 1985. 408 с.