Меню

Термообработка тарельчатых пружин из стали 65г

Закалка и отпуск стали 65Г

Термообработка стали 65Г

Конструкционная высокоуглеродистая сталь марки 65Г, поставляемая соответственно техническим требованиям ГОСТ 14959, представляет собой сталь рессорно-пружинной группы. Она должна сочетать в себе высокую поверхностную твёрдость (для чего в её состав вводится до 1% марганца) и повышенную упругость. Все эти характеристики обеспечиваются в результате выполнения надлежащей термической обработки изделий, изготовленных из рассматриваемой стали.

Исходный химсостав стали и требования к деталям, изготавливаемым из неё

Относясь к разряду экономнолегированных, сталь 65Г относительно дешёвая, что обуславливает её широкое и эффективное применение. В числе главных её компонентов находятся:

  1. углерод (в пределах 0,62…0,70 %);
  2. марганец (в пределах 0,9…1,2 %);
  3. хром и никель (до 0,25…0,30 %).

Все остальные составляющие – медь, фосфор, сера и т.д. – относятся к примесям, и допускаются в химическом составе данного материала в количествах, ограничиваемых госстандартом.

При достаточной твёрдости (например, после поверхностной нормализации она должна составлять не менее 285 НВ), и прочности на растяжение (не ниже 750 МПа), сталь 65Г обладает достаточно высокой для своего класса ударной вязкостью – 3,0…3,5 кг∙м/см 2 . Это даёт возможность использовать материал для производства ответственных деталей подъёмно-транспортного оборудования (в частности, ходовых колёс мостовых кранов, катков), а также пружинных шайб и пружин неответственного назначения.

Стоит отметить, что детали пружин, изготовленные из стали 65Г, плохо свариваются, а также не могут противостоять периодически возникающим растягивающим напряжениям (относительное удлинение не превышает 9%), а потому не подлежат применению в неразъёмных конструкциях машин и механизмов. При проведении процессов холодного пластического деформирования сталь становится весьма малопластичной уже при малых (до 10%) деформациях, поэтому, при необходимости изготовления из неё пружин больших размеров, приходится применять нагрев исходных заготовок, даже под листовую штамповку. Впрочем, и в горячем состоянии предельные степени деформации стали 65Г не превышают 50…60%.

Химический состав стали 65Г

Несмотря на то, что в ходе деформационного упрочнения предел временного сопротивления материала увеличивается до 1200…1300 МПа, этих показателей недостаточно для того, чтобы придавать конечной продукции (например, пружинам) необходимую эксплуатационную прочность. Поэтому закалка и отпуск стали 65Г обязательны.

Оптимальные технологические процессы термической обработки материала

Выбор режима термообработки диктуется производственными требованиями. В большинстве случаев для придания надлежащих физико-механических характеристик используют:

  • нормализацию;
  • закалку с последующим отпуском.

Температурно-временные параметры термической обработки и выбор её вида зависят от исходной структуры стали. Данный материал принадлежит к сталям доэвтектоидного типа, поэтому в его составе при температурах выше нижней точки аустенитного превращения — 723 °С — на 30…50 °С содержится аустенит в виде твердой механической смеси с незначительным количеством феррита. Поскольку аустенит – более твёрдая структурная составляющая, чем феррит, то интервал закалочных температур для стали 65Г будет существенно ниже, чем для конструкционных сталей с более низким процентным содержанием углерода. Таким образом, температурный интервал закалки стали данной марки должен находиться в пределах не более 800…830 °С.

Примерно такой же температурный диапазон применяют и для проведения нормализации – технологической операции термообработки, которую используют с целью исправления структуры материала изделия, для снятия внутренних напряжений, а при последующей механической обработке полуфабриката – и для улучшения его обрабатываемости.

Поскольку ударная вязкость у закалённой стали 65Г – пониженная, то после закалки изделия из неё, в частности, пружины, обязательно должны пройти высокий отпуск. Происходящие в ходе отпуска мартенситно-аустенитные превращения снижают уровень возникающих во время закалки внутренних напряжений, снижают хрупкость и несколько поднимают показатели ударной вязкости.

Переход высокого отпуска исключается из режима только в том случае, когда заготовка проходит изотермическую закалку. В результате высокого отпуска сталь 65Г приобретает структуру сорбита, характерными особенностями которой являются мелкодисперсность структуры при сохранении изначально высоких показателей твёрдости, что полностью соответствует эксплуатационным требованиям.

Режимы закалки стали 65Г

Для соблюдения тех характеристик, которые заданы техническими условиями на эксплуатацию деталей, при выборе режима закалки учитывают следующие составляющие:

  1. способ и оборудование для нагрева изделий до требуемых температур;
  2. установление нужного температурного диапазона закалки;
  3. выбор оптимального времени выдержки при данной температуре;
  4. выбор вида закалочной среды;
  5. технологию охлаждения детали после закалки.

Интенсивность нагревания предопределяет качество получаемой структуры. Для малолегированных сталей процесс ведут достаточно быстро, поскольку при этом минимизируется риск обезуглероживания материала, и, как следствие, потеря деталью своих прочностных параметров. Однако чересчур быстрый нагрев вызывает к жизни иные неприятности. В частности, для крупных деталей, с большими перепадами поперечных сечений это может вызвать неравномерное прогревание металла, с перспективой дальнейшего появления закалочных трещин, выкрашивания углов и кромок.

Читайте также:  Марка стали для роликов трубогиба

Температура заготовки в зависимости от цвета при нагреве

Для достижения максимальной степени равномерности нагрева сталь сначала подогревают в предварительных камерах термических печей до температур, несколько ниже закалочных – от 550 до 700 °С, и только потом деталь направляется непосредственно в закалочную печь. Быстрее всего нагрев осуществляется в расплавах солей, медленнее – в газовых печах, и ещё медленнее – в электрических печах. Именно поэтому поверхностная закалка изделий из стали 65Г в индукционных печах выполняется достаточно редко. Индуктор, как закалочный агрегат, используется лишь для изделий с малым поперечным сечением. При выборе вида нагревательного устройства важен также состав атмосферы, которая в нём создаётся. В частности, для термических печей, работающих на газе, стараются всемерно снижать длительность пребывания детали в печи, поскольку в противном случае происходит выгорание части углерода поверхностного слоя.

Исходя из нормируемой для стали 65Г температуры закалки в 800…820 °С, предельная величина обезуглероженного слоя не должна быть более 50…60 мкм.

Температурный диапазон закалочных температур может корректироваться в зависимости от конфигурации изделия. Например, если деталь имеет сложные очертания, малые габариты и изготовлена из листового металла, то оптимальной температурой будет нижняя граница указанного выше диапазона. Управляя температурой закалки (например, с помощью автоматических датчиков температуры), можно менять толщину закалённого слоя и величину зоны, которая прокалилась менее остальных. К подобным техническим решениям прибегают, когда различные части детали работают в разных эксплуатационных условиях.

Сталь 65Г не боится перегрева, однако при закалке по верхнему значению температурного диапазона ударная вязкость материала начинает уменьшаться, что сопровождается ростом зерён в микроструктуре.

Для снижения коробления деталей, которые имеют тонкие рёбра и перемычки, пользуются нагревом в соляных закалочных ваннах. Чаще применяют расплав хлористого натрия, а для раскисления в рабочий объём ванны добавляют буру или ферросилиций.

Выдержка при закалке изделий из стали 65Г при заданном температурном интервале происходит до тех пор, пока полностью не произойдёт перлитное превращение. Этот процесс зависит от размера поперечного сечения детали и способа нагрева. Для наиболее употребительных случаев можно воспользоваться данными таблицы:

Временя нагрева и выдержки в зависимости от закалочной среды и габаритов заготовки

Наибольший габаритный размер детали, мм Закалка в пламенной печи Закалка в электропечи
Время нагрева, мин Время выдержки, мин Время нагрева, мин Время выдержки, мин
До 50 40 10 50 10
До 100 80 20 88 20
До 150 120 30 130 30
До 200 160 40 175 40

Охлаждение изделий после закалки производят не в воду, а в масло, это позволяет избежать возможной опасности растрескивания.

Технология последующего отпуска

Как уже указывалось, для получения структуры сорбита изделия из стали 65Г подвергают только высокому отпуску при температурах 550…600 °С, с охлаждением на спокойном воздухе. Для особо ответственных деталей иногда проводят дополнительный низкий отпуск. Диапазон его температур — 160…200 °С, с последующим медленным охлаждением на воздухе. Такая технология позволяет избежать накапливания термических напряжений в изделии, и повышает его долговечность. Для отпуска можно применять не только пламенные, но и электрические печи, оснащённые устройствами для принудительной циркуляции воздуха. Время выдержки изделий в таких печах — от 110 до 160 мин (увеличенные нормативы времени соответствуют деталям сложной конфигурации и значительных поперечных сечений).

В качестве рабочих сред при закалке стали 65Г не рекомендуется использовать воду и водные растворы солей. Ускорение процесса охлаждения, которое вызывает вода, часто сопровождается неравномерностью прокаливания.

Итоговый контроль качества закалки состоит в оценке макро- и микроструктуры металла, а также в определении финишной твёрдости изделия. Поверхностная твёрдость продукции, изготовленной из стали 65Г, должна находиться в пределах 35…40 НRC после нормализации, и 40…45 НRC – после закалки с высоким отпуском.

Источник

Термообработка тарельчатых пружин из стали 65г

Пружины и рессоры испытывают в работе многократные знакопеременные нагрузки и после снятия нагрузки должны полностью восстанавливать свои первоначальные размеры.

Читайте также:  Как делать сталь в индастриал крафт 2

Поэтому нагрев пружин и рессор необходимо проводить с предохранением от обезуглероживания или (для устранения вредного влияния обезуглероженного слоя) подвергать их после термической обработки обдувке дробью.

Широкое применение для изготовления рессор автомашин и пружин подвижного состава железнодорожного транспорта имеют кремнистые стали 55С2 (А) и 60С2 (А). Сталь 60С2 (А) применяют также для изготовления пружин, работающих при температурах до 250 °С.

Необходимо учитывать, что при полировании диаметр проволоки уменьшается на 3-10%, что приводит к снижению силовых характеристик пружин.

Цилиндрические пружины нагревают в горизонтальном положении.

Для теплостойкости штампы заключены в кожухи с асбестовой теплоизоляцией 5. Нижний штамп 1 неподвижный. Верхний штамп 2 с помощью пневмоцилиндра 6, управляемого краном 7, может перемещаться в осевом направлении. Контроль температуры осуществляется термопарой 8. Закаленные пружины помещают на нижний штамп , прижимают верхним штампом 2 и выдерживают в течение нескольких минут при температуре отпуска.
Открыть все | Закрыть

  • 1.Изготовление пружин; 2.Контроль качества пружин.ГОСТы.

Наличие современного контрольно-измерительного оборудования и использование разработанных методик обеспечивают проведение всесторонних испытаний применяемых материалов и изготавливаемых пружин Пружины подвергаются контролю геометрических размеров, твердости, характеристик сила-деформация и циклической выносливости. В отдельных случаях упругие элементы, предназначенные для эксплуатации в экстремальных условиях, проходят дополнительные проверки на наличие дефектов ультразвуковым исследованием, а также методами дефектоскопии и рентгенодиагностики. Такой контроль позволяет оперативно и качественно решать задачи, связанные с изготовлением широкого спектра изделий от пружин для железнодорожного транспорта и пружин для АЭС до высокоточных клапанных и форсуночных пружин.

• ГОСТ 14963-78. ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ ЛЕГИРОВАННАЯ ПРУЖИННАЯ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на стальную легированную проволоку круглого сечения со специальной отделкой поверхности и без специальной отделки поверхности, предназначенную для изготовления пружин, подвергающихся после навивки термической обработке (закалке и отпуску).
• ГОСТ 9389-75. ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ УГЛЕРОДИСТАЯ ПРУЖИННАЯ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на стальную углеродистую холоднотянутую проволоку, применяемую для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.
• ГОСТ 14959-79. ПРОКАТ ИЗ РЕССОРНО-ПРУЖИННОЙ УГЛЕРОДИСТОЙ И ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на горячекатаный и кованый сортовой прокат диаметром или толщиной до 250 мм, а также прокат калиброванный и со специальной отделкой поверхности, предназначенный для изготовления пружин, рессор и других деталей машин и механизмов, применяемых в закаленном и отпущенном состоянии. В части норм химического состава стандарт распространяется на все другие виды проката, слитки, поковки и штамповки.
• ГОСТ 2.401-68. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ ПРУЖИН. ЕСКД. Настоящий стандарт устанавливает условные изображения и правила выполнения чертежей пружин всех отраслей промышленности.
• ГОСТ 16118-70. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали круглого сечения, отвечающие требованиям ГОСТ 13764-68-ГОСТ 13776-68, ГОСТ 2.401-68. Стандарт не распространяется на пружины, предназначаемые для работы при повышенных температурах, а также в агрессивных и иных средах, обязывающих к применению специальных материалов.
• ГОСТ Р 50753-95. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ. Общетехнические условия. Настоящий стандарт распространяется на винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из специальных сталей и сплавов, работающие при температуре от минус 253°С до плюс 800°С.
• ГОСТ 3057-90. ПРУЖИНЫ ТАРЕЛЬЧАТЫЕ. Общетехнические условия. Настоящий стандарт распространяется на тарельчатые пружины из рессорно-пружинной стали, работающие при температуре от минус 60°С до плюс 120°С. Стандарт не распространяется на пружины, предназначенные для работы в агрессивных или иных средах, обязывающих к применению специальных материалов. Стандарт устанавливает обязательные требования, обеспечивающие взаимозаменяемость и безопасность тарельчатой пружины.
• ГОСТ 13764-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Настоящий стандарт распространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средах при температуре от минус 60°С до плюс 120 °С.
• ГОСТ 13765-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ И СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Обозначение параметров, методика определения размеров.
• ГОСТ 13766-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕСЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 1 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения I класса, разряда 1 с силами при максимальной деформации пружин (F3) от 1,00 до 850 Н.
• ГОСТ 13767-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения I класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 1,00 до 800 Н.
• ГОСТ 13768-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения I класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 140 до 6000 Н.
• ГОСТ 13769-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ I КЛАССА, РАЗРЯДА 4 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия I класса, разряда 4 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 2800 до 180000 Н.
• ГОСТ 13770-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 1 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 1 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 1,50 до 1400 Н.
• ГОСТ 13771-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 1,25 до 1250 Н.
• ГОСТ 13772-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 236 до 10000 Н.
• ГОСТ 13773-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ II КЛАССА, РАЗРЯДА 3 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения II класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 4500 до 280000 Н.
• ГОСТ 13774-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 1 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения III класса, разряда 1 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 12,5 до 1000 Н.
• ГОСТ 13775-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 2 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ. Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения III класса, разряда 2 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 315 до 14000 Н.
• ГОСТ 13776-86. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ III КЛАССА, РАЗРЯДА 3 ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ.
Основные параметры витков. Настоящий стандарт распространяется на пружины сжатия и растяжения III класса, разряда 3 с силами при максимальной деформации пружины (F3) от 6000 до 20000 Н.
• ГОСТ 18751-80. ПРУЖИНЫ КРУЧЕНИЯ К УПОРАМ. Конструкция и размеры.
• ГОСТ 18753-80. ПРУЖИНЫ ПЛАСТИНЧАТЫЕ ДЛЯ УПОРОВ СО СКОСОМ. Конструкция и размеры.
• ГОСТ 18764-80. ПРУЖИНЫ К КОЛОДОЧНЫМ ПРИЖИМАМ. Конструкция и размеры.
• ГОСТ 18794-80. ПРУЖИНЫ РАСТЯЖЕНИЯ. Конструкция и размеры. Взамен ГОСТ 18794-73.
• ГОСТ 18793-80. ПРУЖИНЫ СЖАТИЯ. Конструкция и размеры. Взамен ГОСТ 18793-73.
• ГОСТ 13165-67. ПРУЖИНЫ СЖАТИЯ ДЛЯ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ. Конструкция. Стандарт распространяется на пружины сжатия, предназначенные для стандартных фиксаторов с вытяжной ручкой, байонетных фиксаторов, реечных фиксаторов, самоустанавливающихся опор и плавающих зажимов.
• СТ ЦКБА 030-2006. ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ. Арматура трубопроводная. Общие технические условия.
• EN 10270-1 ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ ЧАСТЬ 1. ПРУЖИННАЯ ПОТЕНСИРОВАННАЯ ПРОВОЛОКА.
Steel wire for mechanical springs — Part 1: Patented cold drawn unalloyed spring steel wire.
• EN 10270-2 ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ ЧАСТЬ 2. ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКА ЗАКАЛЕННАЯ В МАСЛЕ.
Steel wire for mechanical springs — Part 2: Oil hardened and temperedspring steel wire.
• EN 10270-3 ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТ ЧАСТЬ 3. ПРУЖИННАЯ ПРОВОЛОКА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ.
Steel wire for mechanical springs — Part 3: Stainless spring steel wire. Для изготовления автомобильных рессор применяют стали 60С2(А),50ХГ(А), 50ХФА, 50ХГФА и др.

Читайте также:  Почему не вышла живая сталь 2

Источник

Adblock
detector