Мартенситностареющие высокопрочные стали

Содержат менее 0,03% углерода, т.к. углерод и азот — вредные примеси. Это сплавы железа с никелем (8−20%), часто с кобальтом. Добавки Ti, Al, Mo, W, Nb обеспечивают образование интерметаллидов Fe3 Mo, Ni3Мо, Ni3Ti, Ni3 Al, (Fe, Со)2Мо, которые играют роль упрочнителей. Закаливают с 820−8500С на воздухе. В закаленном состоянии сталь пластична, обрабатывается резанием, сваркой. Затем проводится старение при 480−520 0С. При старении повышается прочность в 2 раза: в = 2100 МПа, = 8−12%, 40−60%, КСИ = 0,4−0,6 МДж/м2. Примеры: Н18К8М5Т, Н12К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ. Хром придает антикоррозионные свойства. Дорогостоящие, применяются для ответственных изделий в авиации, судостроении.

Пружинно-рессорные стали.

Содержат 0,55−0,85% С. Они должны иметь высокий предел текучести 0,2 и предел выносливости -1, поэтому их подвергают закалке с 820−880 0С и отпуску 420−480 0С. Легируют кремнием, повышающем прочность феррита и Cr, Ni, V, W, повышающими прокаливаемость, измельчающих зерно. Примеры: 60С2А, 60С2ХФА, 70С3А, 60С2Н2А, 65 Г и др. Спецпружины делают из нержавеющих, жаропрочных, мартенситностареющих сталей, а также БрБ2 и прецезионных сплавов, например, 36НХТЮ, 68НХВКТЮ, рабочий интервал температур −196…+500 0С.

Пружины, рессоры и другие упругие элементы являются важнейшими деталями различных машин и механизмов. В работе они испытывают многократные переменные нагрузки. Под действием нагрузки пружины и рессоры упруго деформируются, а после прекращения действия нагрузки восстанавливают свою первоначальную форму и размеры. Особенностью работы является то, что при значительных статических и ударных нагрузках они должны испытывать только упругую деформацию, остаточная деформация не допускается. Основные требования к пружинным сталям — обеспечение высоких значений пределов упругости, текучести, выносливости, а также необходимой пластичности и сопротивления хрупкому разрушению, стойкости к релаксации напряжений.

Пружины работают в области упругих деформаций, когда между действующим напряжением и деформацией наблюдается пропорциональность. При длительной работе пропорциональность нарушается из-за перехода части энергии упругой деформации в энергию пластической деформации. Напряжения при этом снижаются.

Самопроизвольное снижение напряжений при постоянной суммарной деформации называется релаксацией напряжений.

Релаксация приводит к снижению упругости и надежности работы пружин.

Пружины изготавливаются из углеродистых (65, 70) и легированных (60С2, 50ХГС, 60С2ХФА, 55ХГР) конструкционных сталей.

Для упрочнения пружинных углеродистых сталей применяют холодную пластическую деформацию посредством дробеструйной и гидроабразивной обработок, в процессе которых в поверхностном слое деталей наводятся остаточные напряжения сжатия.

Повышенные значения предела упругости получают после закалки со средним отпуском при температуре 400…480 oС.