Пружинная сталь 60С2А
Пружинная сталь 60С2А используется для изготовления не только пружин, но и рессор. В качестве альтернативы данному материалу могут применяться стали 50ХФА, 60С2Г, 60С2Н2А.
Сплав относится к перлитам. Чтобы получить мартенсит, необходимо принудительно охладить изделие после закалки или прочих видов термообработки в масляной ванне. Благодаря отсутствию площадки текучести металл является упругим и выносливым.
Расшифровка
Расшифровка стали 60С2А позволяет получить информацию:
- 60С – 0,6% углерода в составе;
- 2 – 2% кремния;
- А – высококачественный материал.
Химический состав
В состав стали входят:
- С – 0,6%;
- Si – 1,6-2%;
- Mn – 0,6-0,9%;
- Cr – 0,3%;
- Ni – 0,25%;
- Cu – 0,2%;
- S и P – до 0,025%.
Остальная часть химического состава стали 60С2А представлена железом. Сталь – это сплав Fe и C при содержании последнего в количестве менее 2,06%. При увеличении процента углерода в составе материал становится более чувствительным к температурной обработке, прокаливаемым, прочным и твердым. К отрицательным последствиям относятся снижение пластичности, ударной вязкости и повышение хрупкости.
Для улучшения свойств металла предусматривается введение легирующих добавок. В результате сплав получается твердым и вязким, прочным и устойчивым к коррозии.
Кремний Si используется в качестве раскислителя, замещая молекулы кислорода в стали 60С2А. Это делает сталь более прочной и упругой. Марганец Mn вводится с этой же целью, он препятствует образованию сульфидов железа. В результате снижается количество трещин при закалке изделий. При содержании марганца более 1% происходит рост зерна, что приводит к уменьшению однородности структуры и прочности.
Хром Cr применяется в качестве легирующего компонента благодаря способности вытеснять кислород. Он образует карбиды железа, препятствует корродированию сплава, улучшает прокаливаемость. Никель Ni также повышает антикоррозионные свойства пружинной стали 60С2А и снижает красноломкость. Аналогичными свойствами обладает медь Cu. При увеличении ее содержания в составе более 1% происходит выделение интерметаллидов, которые снижают технологичность металла при отпуске.
Тщательно выверенный состав обеспечивает такие свойства стали, как прочность, упругость, ударная вязкость, антикоррозионные качества.
Применение
Эксплуатационные характеристики марки стали 60С2А обусловили его область применения. Он может использоваться для изготовления нагруженных деталей, которые подвергаются действию знакопеременных нагрузок. К ним относятся:
- торсионы – гибкие стержни, воспринимающие крутильные нагрузки;
- цанги;
- шайбы Гровера;
- фрикционы;
- пружины.
Данные элементы устанавливаются на машины, механизмы и оборудование, в т.ч. на гусеничную и колесную тяжелую технику.
Свойства материала
На основании вида температурной обработки определяется прочностные параметры и твердость изделия. Характеристики пружинной стали 60С2А в отливках, кругах и лентах отличаются. В данном случае рассматриваются качества сплава на последних двух примерах.
Круги характеризуются прочностью 129 МПа и пределом текучести 117 МПа. Это обеспечивает их упругость. Для сравнения: предел прочности СТ3 равен 370 МПа. Выносливость при растяжении составляет 490 МПа, на кручение – 295 МПа.
В качестве способа термической обработки чаще всего используется закалка. Она осуществляется с остыванием в масле, после чего производится отпуск для исключения остаточных напряжений.
Технические характеристики
К основным характеристикам стали 60С2А относятся:
| Хрупкость | отсутствие хрупкости после отпуска; |
| Флокеночувствительность | отсутствие флокеночувствительности; |
| Предел кратковременной прочности | 780-1180 МПа; |
| Плотность | 7590 кг/м3 |
| Предел пропорциональности | 1375 МПа; |
| удлинение при разрыве | 8%; |
| Свариваемость | невозможность создания сварного соединения. |
Цена
Цена стали 60С2А варьируется в районе 50 руб. за килограмм. Она изменяется на основании количества стали, сроков и способа доставки.
Термообработка
Закалка осуществляется при 870 градусах, изделие остывает в масляной ванне. Отпуск производится при 470 градусах, что позволяет получить троостит (ферритоцементитную структуру). Она сохраняет твердость 35-45 HRC.
Температурная обработка бывает:
- начальной – отжиг;
- конечной – закалка;
- средней – отпуск.
Отпуск повышает твердость стали 60С2А до 365-445 НВ. Если навивка пружины осуществляется при однократном нагреве, то следующей стадией является термообработка.
Механическая обработка
Окончательные напряжения после остывания снимают одиночным максимальным сжатием пружины с задержкой на 5-8 секунд. Торцевые части пружин d?8 мм обрабатывают на фронтальном и торцевом шлифовочно-обдирочном оборудовании. При этом происходит постоянная подача жидкости в рабочую зону, что обеспечивает понижение температуры детали. Для прутьев из стали 60С2А менее 8 мм используются токарные станки.
Упрочнение
Наклеп осуществляется в дробеметной машине, в которой каждая точка подвергается воздействию дроби в течение 20-30 секунд. Подача осуществляется со скоростью 70-100 кг/минуту, диаметр элементов – 0,8-1,2 мм. Такая обработка создает ровный серебристый цвет.
Второй вариант обработки – заневоливание. Пружину выдерживают в сжатом состоянии на протяжении 20-40 часов. Процедура производится после термообработки стали 60С2А. Также используется многократное обжатие (5-10 раз) и наклеп дробью.
Аналоги стали 60С2А
В качестве аналогов материала могут применяться:
- японские SUP6, SUP7;
- немецкие 60MnSiCr4, 60SiCr7, 65Si7;
- китайская 0Si2Mn;
- французская 61SiCr7;
- американские стали 9260, G92600.
Смотрите также:
Добавить комментарий