Термомеханическая обработка рессор и пружин

В настоящее время имеется большое число работ, свидетельст­вующее о благотворном влиянии ТМО на свойства рессорно-пружинных сталей. Практическая реализация этой обработки связана с необходимостью включения деформации в технологический цикл изготовления рессор и пружин. При широко используемых в промышленности схемах изготовления упругих элементов ТМО можно выполнить, используя горячую деформацию при изготовлении пружинной проволоки и прутков (горячая прокатка и волочение), при прокатке рессорных полос, а также при горячей навивке пружин. Возможно также включение дополнительных операций (деформация кручением, обкаткой и т. п.).

Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО)

При ВТМО рессорных сталей температуру аустенитизации при­нимают на 100—150°С выше Ас₃,степень деформации 25—50 % при одновременном обжатии и до 70 % при дробной деформации. Оптимальные режимы ВТМО выбирают эмпирически для каж­дого изделия. В результате ВТМО достигается возрастание ста­тической и усталостной (в том числе и малоцикловой) прочности, сопротивления разрушению, пластичности и ударной вязкости; понижение температуры порога хладноломкости, устранение об­ратимой отпускной хрупкости и уменьшение водородного охрупчивания при нанесении гальванических антикоррозионных по­крытий.

Повышение комплекса свойств при ВТМО установлено для широкого круга пружинных сталей с различной степенью леги­рования: кремнистых (55С2, 60С2), хромомарганцевых (50ХГА), сталей марок 50ХФА, 45ХН2МФА и др. Наибольшая эффектив­ность от ВТМО достигнута на сталях, содержащих карбидообразующие элементы — хром, ванадий, молибден, цирконий, ни­обий и т. п. (стали марок 50ХМФ, 50Х5СМЗФ и др.).

При ВТМО возможно использование различных схем дефор­мации (прокаткой, волочением, экструзией, штамповкой), но ввиду анизотропии упрочнения необходимо, чтобы направление, в котором достигнуто максимальное упрочнение совпадало с на­правлением действия максимальных напряжений при эксплуата­ции, т. е. схемы главных напряжений при ВТМО и в эксплуата­ции должны быть близки.

Важным преимуществом ВТМО, расширяющим область ее применения, является наследование субструктуры, созданной этой обработкой, даже после повторной закалки. Схема обработки, использующей наследственное термомеханическое упрочнение (НТМУ) приведена на рис. 172.

При НТМУ после термомеханической обработки проводят высокий отпуск, позволяющий осуществлять холодную пласти­ческую деформацию, в частности навивку пружин (после этой деформации целесообразно провести дополнительный отпуск при 400 °С), а затем повторную закалку с ускоренным индукцион­ным нагревом или в соляной ванне и окончательный отпуск. Температура промежуточного высокого отпуска обычно состав­ляет 600—650 °С, при дальнейшем повышении температуры эф­фект наследования упрочнения значительно снижается. Повыше­ния устойчивости эффекта НТМУ при промежуточном отпуске можно достичь при легировании стали элементами, закрепляю­щими дислокационную структуру (например, цирконием в ко­личестве 0,2 %) либо введением дополнительного низкотемпера­турного отпуска (250 °С) перед промежуточным высоким отпуском.

Перспективным методом обработки пружинных сталей яв­ляется дополнительное упрочнение холодной пластической де­формацией, осуществляемой после ВТМО.

В результате окончательного отпуска при 250°С сохраняются прочностные характеристики стали и повышается ее пластич­ность.

ВТМО опробована на листах автомобильных рессор (дефор­мация прокаткой), на цилиндрических пружинах с диаметром прутка 30 мм из стали 55С2 и 9 мм из стали 65СВА (деформация горячей навивкой).

Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО)

Она позволяет получить высокий комплекс пружинных свойств на углеродистых (У7А) и легированных сталях (70С2ХА и др.), что связано как с наследованием мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита, так и с развитием бейнитного превращения в процессе пластической деформации. Наиболее сильно после НТМО возрастает предел упругости. Эффект упрочнения при НТМО, как правило выше, чем при ВТМО. С точки зрения практического выполнения НТМО яв­ляется более сложной обработкой.

Свойства стали после НТМО, особенно предел упругости и релаксационная стойкость, могут быть повышены в еще большей степени путем холодной пластической деформации с обжатием 10 % и старения.

Стабильность субструктуры и устойчивость упрочнения при нагреве стали после НТМО значительно меньше, чем после ВТМО. Повторная закалка почти полностью снимает эффект НТМО.

Недостатком НТМО является то, что рост упрочнения часто сопровождается снижением пластичности, повышением чувст­вительности к концентраторам напряжений.

В литературе имеются сведения об успешном опробовании НТМО для тонких спиральных пружин, клапанных пружин и листовых рессор.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: