ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ПРУЖИННОГО МАТЕРИАЛА

ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ПРУЖИННОГО МАТЕРИАЛА.

 В Институте металлофизики АН СССР разработана пер­спективная сталь для изготовления пружин, характе­ризующаяся высокой коррозионной стойкостью и тепло­стойкостью, на базе стали Х20Н16Г6, содержащая азот (0,40—0,50 % по массе).

 В настоящее время в качестве одного из основных мате­риалов для изготовления пружин с высокими коррозионно- и теплостойкостью используется сталь 12Х18Н10Т. Прово­лока из этой стали диам. 1—3 мм характеризуется времен­ным сопротивлением св 1750—2050 Н/мм2 с неболь­шим приростом его при деформационном старе­нии (100—150 Н/мм2). При нормативе для мак­симально допустимых касательных напряжений при кручении винтовых пружин t3= 0,5sв уровень напряжений обеспечивается не более 1000 Н/мм2, что существенно ниже уровня современных требований для пружин этого назначения (t3=1400—1500 Н/м2). К недостаткам прово­локи из стали 12Х18Н10Т следует отнести также недоста­точно высокие значения коррозионной стойкости в ряде агрессивных сред и небольшой интервал рабочих темпера­тур пружинных элементов, изготовленных из этой стали (не более 300 °С). Отмеченные недостатки не дают возмож­ности использовать стали типа 12Х18Н10Т для изготовления высокопрочных коррозионностойких теплостойких пру­жин.

 Важным обстоятельством является также существенно меньшая осадка пружин из стали, содержащей азот. На  рисунке представлена зависимость величины осадки пру­жин от напряжений при заневоливании (в течение 48 ч). Как видно из рисунка, кривая осадки пружин из азотсодер­жащей стали располагается ниже нижней гранцы поля осадки пружин из стали 12Х18Н10Т. При данных уровнях напряжений т3 дальнейшие осадки пружин после 24- и 48-ч заневоливания практически не накапливаются.

 Результаты коррозионно-механических испытаний свиде­тельствуют о том, что проволока из стали с азотом не склонна к межкристаллитной коррозии под напряжением и характеризуется высоким сопротивлением коррозионному растрескиванию в хлорсодержащих средах.

Благодаря высокой температуре образования нитридов пружины из азотсодержащей стали могут эксплуатирова­ться в широком интервале температур (до 600°С) без су­щественного ухудшения прочностных характеристик.

 Перечисленный комплекс свойств позволяет эффективно использовать проволоку из азотсодержащих сталей в ка­честве материала для изготовления высокопрочных корро­зионностойких и теплостойких пружин.

 Разработанная азотсодержащая сталь получена плазменно-дуговым переплавом. В холоднодеформированном со­стоянии (степень обжатия 70 %) проволока из этой стали характеризуется временным сопротивлением 2000 Н/мм2, а после деформационного старения оно возрастает до 2300—2400 Н/мм2. Величина максимально допустимых касательных напряжений при кручении для пружин из азотсодержащей стали существенно выше, чем для пружин из стали 12Х18Н10Т (1200—1500 Н/мм2 по сравнению с 900—1000 Н/мм2).

Разработана перспективная азотсодержащая сталь на базе стали Х20Н16Г6 с 0,40—0,50 % N для изготовления высокопрочных коррозионностойких и теплостойких пружин взамен ранее применявшейся стали 12Х18Н10Т.