Исходные данные
Практические решения по 5 варианту
Рессор испытывает большие напряжения растяжения, поэтому необходимо выбрать пружинно-рессорную сталь (прилож. 20) .
Необходимые механические характеристики имеют шесть сталей (№ группы 2).Как известно, для деталей, работающих при эксплуатации на растяжение, необходимо обеспечить сквозную прокаливаемость. По этому критерию наиболее подходит сталь 50ХФА (прокаливаемость стали 50ХФА 60 мм, а остальных - лишь 20-40 мм), на которой и следует остановить выбор.
Необходимые механические свойства обеспечиваются после улучшения: закалки от 850 С в масло и высокого отпуска (520 С) с охлаждением в воде или масле (во избежание отпускной хрупкости).
Выбранная сталь имеет следующий химический состав
Кремний положительно влияет на структуру, механические и технологические свойства стали: снижает критическую скорость охлаждения и увеличивает прокаливаемость, уменьшает скорость распада мартенсита, сильно упрочняет феррит, повышает прочность, твердость и прежде всего упругие свойства стали увеличивает сопротивление коррозии, снижает вязкость. Такое влияние кремния на свойства связано с его воздействием на матричную фазу (альфа-раствор) и карбиды Кремний способен создавать в твердом растворе направленные ионные связи, которые должны увеличивать напряжения трения в кристаллической решетке и тем самым повышать сопротивление движению дислокаций, особенно при малых пластических деформациях (упрочняющий аффект ).
Легирующие элементы − кремний и марганец − сильна упрочняют феррит и способствуют повышению характеристик прочности стали после термической обработки. Влияние дополнительного легирования хромом, ванадием, никелем проявляется прежде всего в уменьшении критической скорости охлаждения и повышении прокаливаемости. Карбидообразующие элементы – хром и ванадий – предупреждают обезуглероживание пружин при нагреве под закалку. Кроме того, введение ванадия способствует дальнейшему повышению прочности, так как приводит к образованию высокодисперсных частиц карбида МС (на основе VC) при распаде мартенсита в процессе отпуска.
В стали 50ХФА после полной закалки в масле и среднего отпуска при 500 оС образуется структура троостита отпуска. Cтруктура состоит из равновесного феррита и дисперсных включений цементита, такая структура называется зернистый троостит отпуска. HRC 45. Сталь с указанной структурой имеет высокий предел упругости и выносливости.