Подбор стали для изготовления пружины сечением 10 мм

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

 

 

 

 

 

 

Институт: Новых Материалов и Нанотехнологий

 

Специальность: Стандартизация и сертификация

 

Группа: СМ-09-2

 

 

 

 

 

 

Домашняя работа

по курсу взаимозаменяемость конструкционных материалов

 

по теме:

подбор стали для изготовления пружины сечением 10 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

Содержание

 

Цель работы. ________________________________________________________________

Выбор стали сечением 10 миллиметров__________________________________________

Зарубежные аналоги стали     ______________________________________________ 

Заключение_________________________________________________________________

Список использованных источников____________________________________________

 

 

 

 

Цель работы

 

 Выбрать сталь для изготовления пружины сечением 10 мм. Ответ обосновать. Подобрать американский, немецкий, японский аналоги. Обосновать.

 

Выбор стали для изготовления сечением 10 миллиметров.

Эти стали должны обладать высоким сопротивлением, малой пластической деформацией, хорошим пределом выносливости при достаточной пластичности и сопротивлением к хрупкому разрушению.

Для получения таких свойств сталь должна содержать более 0,5 % С. И должна быть подвергнута закалке в масле, т. к у нас сталь с маленьким сечением  и среднему отпуску при температуре от 400-520 °С.

Сталь должна обладать так же хорошей прокаливаемостью. При проведении ТО очень строго контролируется структура, то есть не должно быть феррита, перлита, остаточного аустенита.

Пружины сечением 10 мм могут быть: тяжелонагруженные пружины, пружинные кольца, шайбы пружинные.

Для изготовления пружины сечением 10 миллиметров выбираем сталь 60С2.

Сталь 60С2 в состоянии поставки имеет структуру феррит + перлит, после закалки и отпуска – троостит отпуска.

Сталь 60С2 состоит из 0,6 % С и до 2 % Si, а также  до 1 % Mn . По химическому составу сталь легированная, т.к суммарное содержание легирующих элементов от 2,5 %. (сталь легирована кремнием до 2 %) до 10 %. По назначению относится к конструкционная,  рессорно-пружинная, предназначенным для изготовления тяжелонагруженной пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы пружинные. . По качеству относится к качественной, т. к. содержание серы и фосфора не более 0,035%.

Пружины подвергаются термической обработке для улучшения механических свойств, а именно изначально навивают при температуре 850-950 °С.  Далее проводят закалку в масле при  850-870 °С для повышения твердости стали, износостойкости и физико-механических свойств.

 

 Средний отпуск применяется для пружинных изделий. Обеспечивает высокие пределы упругости, выносливости и высокую релаксационную стойкость.  Отпуск назначаем при температуре 430- 460 оС (выше интервала температур необратимой отпускной хрупкости). Получаемая структура тростит отпуска - обеспечивает высокое сопротивление малой пластической деформации. Далее следует охлаждение на воздухе.

Точный химический состав стали 60С2  при Т=20 °С представлены в таблице 1

 

 

 

Таблица 1 – Химический состав стали 60С2

Химический состав, %
С	Mn	Si	Cr	Cu	Ni	P	S
			не более
0,57-0,65	0,60-0,90	1,5-2,0	0,30	0,20	0,25	0,035	0,035

 

 

Механические свойства при повышенных температурах образца 10 миллиметров. приведены в таблице 2

 

Таблица 2 – Механические свойства при повышенных температурах  после прокатки.

 

где: σв - Предел кратковременной прочности, [МПа]

σT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

δ5 - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

ψ - Относительное сужение, [ % ]

KCU - Ударная  вязкость, [ кДж / м2]

Технологические свойства стали 60С2 приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Технологические свойства стали 60С2

Свариваемость:	Не применяется для сварных конструкций
Флокеночувствительность:	Не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости:	Не склонна

 

 

 

Зарубежные аналоги стали 20Х

 

Аналогами стали 60С2 являются стали:

США – 9260 (стандарт ASTM),

Германии – 65Si7, 60SiCr7 (стандарт DIN),

Японии – SUP7 (стандарт JIS).

Данные аналоги представлены в трансляторе, являются прямыми и имеют состав, схожий с отечественной стали. Сведения по химическому составу представлены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Аналоги для стали 60C2

 

Марки	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	прочие
9260	0,56-0,64	1,8-2,0	0,75-1,0	0,035	0,04	-	-	-	Cu 0,30
65Si7	0,60-0,68	1,5-1,8	0,70-1,0	0,05	0,05	-	-	-	-
60SiCr7	0,55-0,65	1,5-1,8	0,70-1,0	0,045	0,045	0,20-0,40	-	-	-
SUP6	0,56-0,64	1,5-2,0	0,70-1,0	0,035	0,035	-	-	-	Cu 0,30

 

 

Сведения по механическим свойствам аналогов  представлены в таблице 5. Только в Германии проводят ТО, соответственно измеряют механические свойства. Значит, можно сделать вывод, что эту сталь используют по назначению только в России и в Германии.

 

Таблица 5 – Механические свойства аналогов

Марки	ТО	Размер     мм	Твердость     HB	Временное сопротивление разрыву МПа>	Предел текучести   МПа>	Относительное удлинение   %	Относительное сужение   %
9260	-	-	-	-	-	-	-
65Si7	3.От	<26	-	1370-1570	1080	6	25
60SiCr7	3.От	10	-	1320-1570	1130	6	-
SUP6	-	-	-	-	-	-	-

 

 

Заключение

Для изготовления шестерни сечением 10мм. Была подобрана сталь 60С2 с учетом необходимых требований и области применения, а также химического состава и механических свойств. Благодаря назначенной термообработке готовое изделие будет обладать высоким сопротивлением, малой пластической деформацией, хорошим пределом выносливости при достаточной пластичности и сопротивлением к хрупкому разрушению. Также были определены прямые иностранные аналоги, имеющие максимально схожий химический состав с отечественной сталью, что отображено в таблице 6.

 

Таблица 6 - Сравнение химических элементов у сталей 60С2, 9260, 65Si7, 60SiCr7, SUP 6.

марки
	С	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo