Термическая обработка упругих элементов
из углеродистых и низко- и среднелегированных
сталей
Низкий отпуск. Этому виду
термической обработки подвергают главным образом одножильные или
многожильные винтовые цилиндрические пружины растяжения, кручения или
сжатия, работающие в условиях статического или циклического нагружения при
температуре до 100° С и в отсутствии коррозионного воздействия,
изготовляемые из патентироваиной проволоки, обычно I и II классов (ГОСТ
9389—75). В процессе этого отпуска уменьшаются микро- и зональные внутренние
напряжения, стабилизируется субструктура и образуются частицы дисперсных
карбидов из атомов углерода, перешедших из цементита в процессе
пластической деформации к дислокациям. В итоге этих изменений структурного
и напряженного состояния особенно сильно (почти вдвое) возрастают
предел упругости и релаксационная стойкость, но несколько меньше (примерно
на 10%) усталостная прочность (рис. 1—3).
Процессы, происходящие при отпуске
стали, являются термически активируемыми, поэтому для достижения
максимума того или иного свойства пружин отпуск может проводиться при
сниженной температуре, но более продолжительное время, или при повышенной,
но более кратковременно.
Для пружин из стали I и II классов
(ГОСТ 9389—75) рекомендуются следующие режимы отпуска, проводимого
после навивки или гибки: нагрев при 175° С 2 ч или при 220—300° С 1
ч, или при 350е С 15 мин в электрических печах, в масляных
или соляных ваннах. Для пружин (плоских спиральных или относительно слабо
изогнутых, изготовляемых из термически обработанной ленты, отвечающей
группам прочности 1П, 2П, ЗП) после их вырубки для снятия внутренних
напряжений, а также для дополнительного распада остаточного аустенита,
который может сохраняться в структуре исходной ленты, проводят отпуск
при 240— 250° С, 1 ч. Нагрев при отпуске проводят в электрических печах в
воздушной среде с тем, чтобы по плоскостям, по которым проводился срез при
вырубке, прошла колоризация, которая несколько улучшает коррозионную
стойкость пружин.
Низкий отпуск (при 200° С, 2—12
ч)1 применяют после нанесения гяльвани-ческих покрытий —
хромирования, кадмирования или цинкования с целью уменьшения опасности
охрупчивания, особенно в условиях длительного нагружения (замедленное
разрушение) за счет наводорожпЕания. Такой отпуск лучше
проводить в условиях вакуума 10~2 мм рт. ст.
Закалка и отпуск. Наиболее
часто применяется для упрочнения цилиндрических или спиральных
пружин, изготовляемых из предварительно закаленной и отпущенной проволоки
диаметром 1,2—5 мм из сталей 68ГА, 65ГА, 68А (табл. 6). Конечно, пружины
из подобной проволоки не обладают столь высокой прочностью, как пружины из
патентироваиной, особенно если диаметр проволоки для пружин не превышает
2—3 мм. Однако и при большем диаметре проволоки патентнрован-ная сталь и
по прочности и по ограниченной выносливости и по меньшей склонности к
хрупкому разрушению превосходит закаленную и отпущенную. Вместе с тем при
равной прочности последняя превосходит патентированную по величине предела
упругости и релаксационной стойкости в области климатических
температур. После навивки пружин из термически обработанной
проволоки, как и из патентироваиной, необходим низкий отпуск при
200—300° С для снятия возникших остаточных напряжений.
Пружины сложной конфигурации
изготовляют из холоднокатаных или отожженных лент или проволок.
Горячекатаная сталь в виде прутков или полосы в приборостроении
используется редко. Чаще пружины изготовляют из сталей углеродистых
конструкционных (сталь 85), в том числе и с повышенным
содержанием марганца (50Г, 60Г и 65Г), инструментальных (У7—У12;
У7А—У12А) и рессорно-пружинных 60С2А, 50ХФА, 65С2ВА и 70С2ХА
(ГОСТ 14959—79).
В табл. 7 представлены
рекомендуемые ГОСТ режимы термической обработки пружинных сталей и
типичные свойства, получаемые на этих сталях.
