Yay çeliği kaliteleri, sınıflandırılması ve uygulama alanları. Yay çeliği

Yayların, yayların ve elastik elemanların çalışmasının özelliği, içlerindeki büyük statik, döngüsel veya şok yükleri altında olmasıdır. Kalıcı deformasyona izin verilmez . Bu bakımdan yay alaşımlarının diğer özelliklerinin yanı sıra sahip olması gerekenler küçük plastik deformasyonlara karşı yüksek direnç .

Yay karbonlu ve alaşımlı çelikler, elastik deformasyonu sınırlayan yüksek bir elastik modüle sahiptir. Ucuzdurlar ve teknolojik açıdan oldukça gelişmişlerdir; otomobil ve traktör endüstrisinde, demiryolu taşımacılığında, takım tezgahı endüstrisinde sert (güç) elastik elemanların üretiminde ve cihazların güç elastik elemanlarında kullanılırlar. Bu malzemelere genellikle denir genel amaçlı yay çelikleri . Çeliklerin elastikiyet sınırları, dayanıklılık ve gevşeme direncinin yüksek olması gerekir. Bu gereksinimler, yüksek karbon içeriğine (%0,5-0,7) sahip çelikler tarafından karşılanır. sertleştirme ve temperleme 420-520°C sıcaklıkta bir yapı oluşur troostit .

Karbon çelikleri (65, 70, 75, 80, 85, 6OG, 65G, 70G), özellikle ısıtıldığında düşük gevşeme direnciyle karakterize edilir. 100°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kullanıma uygun değildir. Düşük sertleşebilmeleri nedeniyle onlardan küçük kesitli yaylar yapılır. sV =1000-1200 MPa, d=%5-8.

Alaşımlı yay çelikleri perlitik sınıfa aittir. İçlerindeki ana alaşım elementleri silikon (%1-3), manganez (%1) ve çeliklerde daha fazladır. sorumlu atama- krom (%1), vanadyum (%0,15) ve nikel (%1,7). Alaşımlamanın (silisyum ve manganez hariç), bu çeliklerin ana özelliği olan elastik sınır üzerinde çok az etkisi vardır. Sertleşebilirlik, gevşeme direnci ve dayanıklılık sınırının artmasıyla kendini daha belirgin bir şekilde gösterir.

Ucuz silikon çelikler 55S2, 60S2, 70SZA, sertleşme için ısıtıldığında tane büyümesine karşı dayanıklıdır, ancak dayanıklılık sınırını azaltan tehlikeli bir yüzey kusuru olan dekarbürizasyona eğilimlidir. Silikon-mangan çeliği 60SGA'da bu dezavantaj daha az belirgindir. s B =1300-1800 MPa, s 02 =1100-1600 MPa, d=%5-8.

Silikon ve silikon-manganez çelikleriyle karşılaştırıldığında, temperleme sırasında (520°C) daha yüksek ısıtmaya maruz kalan 50KhFA, 50KhGFA çelikleri, ısı direncine, artan tokluğa ve çentiğe karşı daha az hassasiyete sahiptir. Yaylar için tasarlanmıştır yolcu arabaları 300°C'ye kadar sıcaklıklarda çalışabilen valf ve diğer kritik yaylar.

60С2ХА ve 60С2Н2А çelikleri büyük, ağır yüklü ve özellikle kritik yaylar ve yaprak yaylar için kullanılır. Çeliklerin mekanik özellikleri karbon içeriği ve temperleme sıcaklığı ile belirlenir. Temperleme, sünekliği ve tokluğu arttırmak için gerekli olan maksimum elastik sınıra karşılık gelen sıcaklıktan biraz daha yüksek bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.

70SZA, 60S2XA ve 60S2N2A çelikleri en yüksek mekanik özelliklere sahiptir: s B = 1800 MPa; s T = 1600 MPa: d>%5, y>%20. Elastik sınır s UPR = 880-1150 MPa'dır. ve sertlik H.R.C. 38-48. Bu kadar güçlü ve sert olan çelik, gerilim yükselticilere karşı hassastır, dolayısıyla yüzey koşulunun yorulma direnci üzerinde büyük etkisi vardır. Yüzey kusurlarının yokluğunda (karbürizasyon, ölçek, kaba işaretler vb.), çeliğin bükülmedeki dayanıklılık sınırı 500 MPa'dan ve burulma - 300 MPa'dan düşük değildir. Gerilim yoğunlaştırıcılara karşı hassasiyeti azaltmak için, bitmiş yaylar ve yay levhaları kumlama yoluyla yüzey sertleştirmesine tabi tutulur. Atımla sertleştikten sonra dayanıklılık sınırı 1,5-2 kat artar.

Rulman çeliği .

Rulmanlar kural olarak düşük dinamik yükler altında çalışır, bu da bunların sertleştirme ve düşük tavlama sonrasında nispeten kırılgan yüksek karbonlu çeliklerden üretilmesini mümkün kılar. Bilyaların, makaraların ve yatak halkalarının üretimi için, yaklaşık% 1 C içeren, ucuz yüksek teknoloji ürünü krom çelikler ШХ4, ШХ15, ШХ15ГС ve ШХ20ГС kullanılır. Kalitelerin belirlenmesinde, Ш harfi bilyalı rulman çeliği anlamına gelir; X - kromun varlığı; sayı - yüzde olarak kütle oranı (0,4; 1,5; 2,0); C, G - silikon (% 0,85'e kadar) ve manganez (% 1,7'ye kadar) ile katkılama. Çelik, granüler perlit yapısıyla küreselleştirme tavlamasından sonra tedarik edilir (NV 1790-2170) ve metal kalitesine yönelik artan gereksinimler. Çelikte karbür heterojenliği ve metalik olmayan kalıntılarla kirlenme sıkı bir şekilde düzenlenir.

Yüksek hızlı rulmanların üretimi için, elektroslag yeniden eritildikten sonra çelikler kullanılır (bu tür çeliklerin derecesine Ш harfi eklenir, örneğin ШХ15-Ш), yapının en yüksek homojenliği ile ayırt edilir. Bu tür çelikler aynı zamanda yüksek hassasiyetli alet yataklarının imalatı için de gereklidir.

Rulman parçaları, hipertektoid çeliklere özgü ısıl işleme tabi tutulur: 820-850°C'de yağda kısmi su verme ve 150-170°C'de düşük temperleme. Sertleştikten sonra çelik yapıda artık ostenit kalır (%8-15, bunun dönüşümü yatak parçalarının boyutlarında değişikliklere neden olabilir. Bunları stabilize etmek için hassas rulmanlar -70-80°C'de soğuk işleme tabi tutulur. Son olarak işlenmiş rulman çeliği, küçük karbürler içeren ve yüksek sertliğe sahip martenzit bir yapıya sahiptir (H.R.C. 60-64).

0,5-2 m çapındaki büyük boyutlu makaralı rulmanların parçaları (haddehaneler için, elektrik jeneratörleri) 12ХНЗА, 12Х2Н4А çeliklerinden yapılmış olup, karbürizasyona tabi tutulmuştur daha fazla derinlik(3-6mm). Agresif ortamlarda çalışan rulmanlar için korozyona dayanıklı krom çelik 95X18 (%0,95 C, %18 Cr) kullanılır.

Yay çeliği, büküm ve önemli bükülme sonrasında orijinal şeklini geri kazanma özelliği ile karakterize edilen elastik ürünlerin üretiminde kullanılır.

1. Neden paslanmaz ve normal yay çeliğine ihtiyacımız var?
2. GOST 14959–79'a göre yay çelikleri
3. GOST'a göre yay çelikleri için diğer gereksinimler
4. Yay çeliklerinin özellikleri

1 Neden paslanmaz ve normal yay çeliğine ihtiyacımız var?

Birçok modern mekanizma, ünite ve makinede yaylar ve yaylar ile diğer elastik parçalar çok önemli işlevler yerine getirir. Bu tür elemanlar, deformasyonlarına yol açan değişken, tekrarlanan yüklere maruz kalır. Mekanizmanın normal çalışması için, bu tür etkilerden sonra parçanın orijinal durumuna dönmesinin (yani, başlangıçtaki durumuna geri dönmesinin) gerekli olduğu açıktır. geometrik boyutlar ve şekil).

Önemli şok ve statik yükler altında artık deformasyon yaşamayan parçaların imalatında yay çelikleri kullanılır.

Onlara bir takım gereksinimler ileri sürülüyor. Öncelikle stres gevşemesine direnmeli ve yüksek oranda akışkanlığa, elastikiyete ve dayanıklılığa sahip olmalıdırlar. İkinci olarak, bu tür alaşımlar niteliksel olarak kırılgan kırılma olgusuna direnmeli ve yeterli düzeyde süneklik ile karakterize edilmelidir.

Gerekli Akma Dayanımı çeşitli markalar Yay çelikleri, temperleme ile desteklenerek sertleştirilerek üretilir (genellikle 300 ila 480 derece arasındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilir). Bu özel sıcaklık aralığının seçimi tesadüfi değildir. Bu durumda çeliğin elastiklik sınırının mümkün olduğu kadar yüksek olduğu kanıtlanmıştır. Yay alaşımları için gereken de tam olarak budur.

Tanımladığımız çelik kaliteleri, aşınma direnci yüksek elastik ürünlerin üretiminde kullanılmaktadır:

• pensetlerin beslenmesi ve sıkıştırılması;
• flanşlar;
• fren bantları;
• daha önce bahsedilen yaylar ve yaylar;
• rulman yatakları;
• sürtünme diskleri;
• baskı rondelaları;
• flanşlar;
• çeşitli dişliler.

2 GOST 14959–79'a göre yay çelikleri

Bu tür alaşımlar derken orta ve yüksek karbonlu çelikleri kastediyoruz. düşük alaşım seviyesine sahip çeliklerin yanı sıra. Alaşımlı bileşiklere Eyalet standardı 14959, aşağıdaki markaları ifade eder: 70С2ХА, 65С2ВА, 60С2ХА, 50ХГФА, 50 ХFA, 50 ХГА, 60С2Г, 60С2А, 55С2А, 70Г, 60Г, 60С2Н2 A, 60С2ХFA, 55С2ГФ, 51ХFA, 55ХГР, 5 0ХГ, 70С3А, 60С2, 55С2, 65Г. Karbon çelikleri aşağıda verilmiştir: 65, 80, 70, 85, 75.

İşaretlemedeki ilk iki rakam, belirli bir alaşımdaki karbonun kütle fraksiyonunu (ortalama) yüzdelik kesirlerle gösterir. Sayılardan sonraki harfler bileşimde hangi alaşım katkı maddelerinin mevcut olduğunu, onlardan sonraki sayılar ise elementlerin içeriğini gösterir. Ayrıca tutarı %1,5'tan az ise rakam verilmemektedir; alaşım bileşeninin içeriği %2,5'tan fazla ise 3 sayısı verilir; %1,5 ila 2,5 - sayı 2.

Yay sınıfı haddelenmiş çelikler (sac, paslanmaz şerit, altıgen, kare vb.) aşağıdaki özelliklere göre farklı gruplara ayrılır:

• kimyasal bileşime göre: yüksek kaliteli, yüksek kaliteli levha paslanmaz çelik. ve ayrıca göstergelere göre standartlaştırılmıştır (ikinci durumda, kiralama ayrıca 1'den 4B'ye kadar 14 kategoriye ayrılmıştır);
• işleme seçeneğine göre: taşlanmış veya tornalanmış yüzeyli sıcak haddelenmiş şerit, özel kaplamalı haddelenmiş çelik, kalibre edilmiş, sıcak haddelenmiş ve dövme.

Yay çelikleri yüzde 0,25 (karbon ve orta alaşımlı alaşımlar) ila 1,2 (60S2KhFA, 50KhGA ve diğerleri) arasında krom, yüzde 0,5 ila 1,25 arasında manganez, yüzde 0,17 ila 2,8 (70S3A) silikon, 0,46 (50ХГ) ila 0,9 (85) arasında silikon içerir. ) yüzde karbon. Haddelenmiş yaylarda (çelik sac) kalan nikel,% 0,25'ten fazla, bakır -% 0,20'ye kadar olmamalıdır.

Elastik elemanların yapıldığı her türlü sıradan ve paslanmaz çeliğin kimyasal bileşimlerine göre kontrol edildiğini ve standartlaştırıldığını belirtelim. Ancak bazı kategorilere ilişkin diğer özellikler standartlaştırılmamıştır. Örneğin, 1, 1A ve 1B kategorilerinden oluşan bir bant, ısıl işleme tabi tutulmuş (su verme ve temperleme) numunelerdeki karbondan arındırılmış tabakanın, sertleşebilirliğin, mekanik değerlerin göstergesi için standartlaştırılmamıştır.

3 GOST'a göre yay çelikleri için diğer gereksinimler

Haddelenmiş ürünlerin göreceli daralması %20 (65S2VA, 60 S2A) ila %35 (paslanmaz çelik 50 HGFA) arasında değişir, göreceli uzama - %5 ila %10, çekme mukavemeti - 980 (çelik 65) ila 1860 (65S2VA) MPa, sınır akışkanlık - 785 (60G) ila 1665 (65S2VA) MPa arasında.

Dövme ve sıcak haddelenmiş tel, şerit ve çubukların kesilmesi gerekir. Bu durumda haddelenmiş ürünün bükülmesine ve çapak almasına izin verilmez. Çekiç altında veya preslerde kesme yapıldığı durumlarda şerit ve çubukların uçlarında küçük kırışmalar olabilir. Ancak tüketicinin bu kusurun giderilmesini talep etme hakkı vardır.

Derinlemesine genel dekarbonizasyon aşağıdaki gibi olabilir:

• silikon alaşımlı alaşımlar için - %2,5 (8 mm'den az haddelenmiş ürünlerin kalınlığı veya kesiti için), %2 (8 mm'den fazla);
• geri kalanı için – %2 ve %1,5.

Karbonsuzlaştırılmış bir katman olmadan sıcak haddelenmiş yuvarlak çubuklar üretilir.

55S2 ve 55S2A, 50KhGA, 50KhG ve 50KhGFA, 60S2A ve 60S2 yay çelikleri östenitik tane indeksi açısından incelenir. Gosstandart 5639'a göre beşinci sayıdan yüksek olmamalıdır (50HGFA için altıncı sayıdan yüksek olmamalıdır).

Tüketici, tanımladığımız çeliğin (kaliteler farklı olabilir) üretilmesini talep edebilir:

• martensitik alanların düzenlenmesi ile;
• kontrollü mikro yapıya sahip;
• azaltılmış minimum ve maksimum karbon içeriği ile;
• yorulma testi ile;
• elastik limitin belirlenmesiyle;
• alaşımların metal olmayanlarla kirlenmesine ilişkin sınırlı göstergeler vardır.

4 Yay çeliklerinin özellikleri

Bu tür çeliklerin yüksek ve orta karbonlu kaliteleri, su aşındırıcı ve bilyalı dövme teknolojilerinin kullanımını içeren plastik soğuk deformasyon yoluyla güçlendirilir. Bu tip işlemlerde ürünün yüzeyine basma gerilimi (artık gerilim) uygulanır.

Hemen hemen her yay çeliği (paslanmaz, özel korozyon önleme özellikleri olmayan), baştan sona yöntem kullanılarak sertleştirilebilirlik prosedürüne tabi tutulmalıdır. Bu nedenle bitmiş ürün, tüm kesiti boyunca troostit yapısına sahip olacaktır.

Yağın 820-870 derece sıcaklıkta söndürülmesi ve 400-480 derece temperleme ile birlikte açıklanan çeliklerin en önemli performans özelliği olan elastik sınırda bir artış sağlanır. İzotermal sertleştirme sıklıkla kullanılır; bu, yalnızca yüksek elastikiyeti değil aynı zamanda malzemenin sünekliğini, mukavemetini ve tokluğunu da arttırır.

70 ve 65 çeliklerden yapılmış paslanmaz çelik şerit ve teller çoğunlukla otomotiv yaylarının üretiminde kullanılır. Taşımacılık sektöründe silikon yaylı haddelenmiş kaliteler de aktif olarak kullanılmaktadır - 60С2А, 70С3А ve 55С2. Prensip olarak, esnekliklerini ve dayanıklılıklarını azaltan dekarbonizasyona eğilimlidirler. Ancak krom, vanadyum ve diğer bazı elementlerin eklenmesi nedeniyle tüm bu potansiyel tehditler etkisiz hale getirilir.

• makine, traktör ve otomotiv endüstrilerindeki çeşitli mekanizmalar ve kurulumlar için yaylar - 55S2, 50HFA, 50HG, 50HGA;
• ağır yüklü yaylar - 60 S2G, 60S2A, 60S2, 60S2N2A, 65S2VA;
• 80, 85, 75 gibi yüksek titreşimlerde çalışan, aşınmaya dayanıklı düz ve yuvarlak yaylar (bir şerit kullanılır).

Son olarak anlattığımız çelik kalitelerinin iki dezavantajı olduğunu da ekleyelim:

• zayıf kaynaklanabilirlik (aslında yay çelikleri söz konusu olduğunda herhangi bir kaynak türü beklenen sonuçları vermez);
• kesmenin karmaşıklığı (işlem gerçekleştirilebilir, ancak yayların ve diğer elemanların bu şekilde işlenebilirliği minimum düzeydedir).

Manuel boru bükücü TR ve diğer markalar - bu cihazın türlerini dikkate alıyoruz

Bu yazımızda sadece kas kullanılarak elle kullanılabilen çeşitli mekanik boru bükme makinelerine bakacağız.

Kaynak makinesi türleri - popüler modellere genel bakış

Makale size ne anlatacak özel ekipmanÜzerinde çalışma yapmayı planlıyorsanız satın almak mantıklıdır.

Şerit testere makinesi (şerit testereler)

Demir dışı metaller ve alaşımlar

Yapısal çelikler ve alaşımlar

Yay çelikleri, başta yaylar ve yaprak yaylar olmak üzere çeşitli elastik elemanların üretimine yönelik özel çeliklerdir.

Bu tip malzeme yüksek ve orta alaşımlı çeliklere aittir. Yay çeliği ile diğer türler arasındaki temel fark, bu malzemenin önemli ölçüde artan akma dayanımıdır. Yani bu türün yüksek derecede elastikliğe sahip olduğunu, yani yük kaldırıldıktan sonra orijinal durumuna ve şekline döndüğünü söyleyebiliriz. Bu parametrik özellik yayların ve yayların uygulama alanına göre belirlenir. Normal çalışmada sürekli olarak basınç/gerilme veya elastik deformasyona maruz kalırlar ve işlevlerini büyük döngü deformasyonun uygulanması ve kaldırılması. Ayrıca bu materyalİyi sünekliğe ve kırılgan kırılmalara karşı yüksek dirence sahip olmalıdır.

Ana alaşım elementleri silikon, manganez, tungsten ve nikeldir. Bu katkı maddeleri alaşım tanelerini incelterek plastik ve elastik deformasyona karşı direnci arttırır. Tel ayrıca daha sonra bükülmüş ve birleştirilmiş yayların imalatında kullanılan bitmiş bir ürün olarak da düşünülebilir.

Yay çeliğinin özellikleri

Bu tür çeliğin ana özellikleri şunlardır: yüksek direnç elastik deformasyonlar ve düşük artık uzama katsayısı. Bunun nedeni yayın yapısal boyutunun arttırılması veya azaltılmasının kabul edilemez olmasıdır.

Önceden patentli telin çekilmesiyle iyi yapısal ve operasyonel özellikler elde edilir. Düşük sıcaklık, malzemenin güçlü bir şekilde sıkılmasını sağlarken.

Patentleme işlemi iki başlık arasındaki aralıkta gerçekleştirilir, çelik ostenit oluşumunun sıcaklık noktasının üzerinde ısıtılır ve ardından erimiş kurşun banyosunda soğutulurken ostenit ince plaka sorbitol'e dönüşür ve mekanik mukavemeti artar.

Malzemenin tüm kesiti boyunca aynı fiziksel ve kimyasal özellikleri elde etmek için yay çeliğinin, geçişli bir yöntem kullanılarak kalsinasyon işlemine tabi tutulması gerekir, bu, tüm kesit boyunca homojen bir yapı sağlayacaktır. Bu yöntem, özelliklerin eşit olmadığı durumlarda büyük çaplı yayların üretimi için özellikle önemlidir. kaynak materyal bitmiş ürünün tahrip olmasına neden olabilir.

Diğer herhangi bir malzeme gibi yay çeliği de bileşiminde karbon bulunmasıyla karakterize edilir. Bu durumda içeriği alaşımın ağırlığına göre %0,50-0,80 arasında değişebilir. Ek olarak aşağıdaki alaşım katkı maddeleri kullanılır:

• silikon – %2,5'a kadar;
• manganez – %1,3'e kadar;
• tungsten – %1,3'e kadar;
• nikel -% 1,7'ye kadar.

Krom ve manganezin birlikte alaşımlandığında çeliğin düşük plastik deformasyonlara karşı direncini arttırdığını belirtmekte fayda var. Nikel ve tungsten, karbür fraksiyonunun ince ve düzgün bir yapısını oluşturarak dislokasyonu önler.

Yay çeliği, malzemenin dış katmanındaki deformasyonlar açısından çok kritiktir; çünkü bu gerilimler, bitmiş üründeki olası kusurların yoğunlaşmasına neden olur.

Bu tip sertleştirme 850 - 880 o C sıcaklıklarda gerçekleştirilir ancak bundan sonra ısı tedavisiçelik, martenzit oluşumu nedeniyle zayıf elastik özellikler gösterir; bu tür özellikleri arttırmak için 420-510 o C civarındaki sıcaklıklarda temperlenir, bu da troostit oluşumunu teşvik eder ve alaşımın elastik deformasyonunu 1200-1900 MPa çekme mukavemeti ve 1100-1200 MPa akma mukavemeti. Aynı zamanda sertleştirmenin izotermal olarak (sabit bir sıcaklıkta) gerçekleştirilmesi, malzemenin plastisite ve viskozitesi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir.

Bu tip çelikler, alaşımda krom ve molibden gibi alaşım katkı maddelerinin varlığından dolayı iyi korozyon önleyici özelliklere sahiptir. Bu, servis ömrü üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir ve çalışma sırasında çatlak oluşumunu önler.

Ayrıca yay çeliğinin birkaç ana dezavantajına dikkat etmek önemlidir:

• zayıf kaynaklanabilirlik - bunun nedeni malzemenin dış katmanının tahrip olması ve parçanın yerel olarak aşırı ısınmasıdır;
• kesme zorluğu - bu tür çeliği kesmeye çalışırken bazı zorluklar ortaya çıkar, bu doğrudan deformasyona karşı yüksek dirençle ilgilidir.

Yay çeliklerinin sınıflandırılması

Öncelikle bu tür malzemelerin işaretlerine bakalım; çoğunlukla “50A2BVG” gibi görünür, burada:
50 – yüzde birin kesirleri cinsinden karbon içeriği;
A2 – 1 numaralı alaşım elementi ve yüzde olarak içeriği;
B, C, D – alaşım elementleri No. 2,3,4, vb.

Önemli! Alaşım elementinin tanımından sonra sayı yoksa, sayı 2 ise kütle içeriği% 1,5'i geçmez - kütle kesri%1,5'tan fazla, ancak %2,5'ten az, eğer 3 - kütle oranı %2,5'un üzerindeyse.

Örneğin 50KhGF çeliği, karbon içeriğinin %0,50 olduğu ve alaşım bileşenleri krom, manganez ve vanadyumun %1,5'ten az olduğu bir alaşımdır.

Çelik işareti yalnızca bir sayı içeriyorsa, örneğin St. 50, St. 65 vb., bu, karbon çeliklerini ifade ettiği anlamına gelir ve isim en az 2 element içeriyorsa, bu tür yay çeliği, alaşımlı çelikleri ifade eder.

Bu türün ana sınıflandırmalarını ele alalım:

1. İşleme yöntemiyle:
   1. Dövme ve sıcak haddelenmiş.
   2. Kalibre edildi.
   3. Ortak özel muamele dış yüzeyler.
   4. Sıcak haddelenmiş yuvarlak yüzeyli.
2. Çeliğin kimyasal bileşimine göre:
   1. Yüksek kalite.
   2. Yüksek kalite.

Yay çeliğinin kalitesi, yapısal ve fizikokimyasal özellikler, kullanım kapsamını ve işleme yeteneklerini belirleyin.

Yay çeliğinin uygulama alanı

Adına dayanarak, bu tipin büyük elastik deformasyonlar, esneme ve burulma ile ilişkili alanlarda kullanıma yönelik olduğu sonucuna varabiliriz. Bu tür çelik, çeşitli teknolojik ekipmanlar için her türlü yayın, yaylar için çelik şeritlerin, kaliperlerin vb. üretiminde kullanılır.
Ana kullanım alanları:

• otomobiller ve ağır ekipmanlar için yay üretimi;
• teknolojik ekipmanlara yönelik yayların üretimi; bu, sıkıştırma ve germe yayları için geçerlidir;
• yaylar düz, silindiriktir, çeşitli bölümlerdeki çubuklardan karmaşıktır vb.
• ağır makinelerin elastik elemanları, takım tezgahları;
• traktör ve lokomotif ekipmanları için yaylar;
• arazi ekipmanı bıçakları;
• engelleme ve frenleme cihazları;
• rulman yarışları.

En yaygın yay çelikleri kalitelerinin işaretlerini ve uygulama alanlarını gösteren bir özet tablosuna bakalım:

Tablodan görülebileceği gibi, alaşım katkılarının boyutu ve miktarı aşınma direncinden doğrudan sorumludur ve mekanik dayanım detaylar. Karbon içeriğinin %0,5'ten %0,85'e çıkarılmasıyla malzemenin mukavemet ve elastikiyetinin arttığı, kromun pas oluşumunu engellediği, tungstenin çeliğin sertliğini ve kırmızı sertliğini arttırdığı, manganın ise darbe dayanımını arttırdığı görülmektedir. .

Yapısal karbon veya yüksek karbonlu çelik, yay çeliğini içerir. Hedeflenen özellikleri kazandırmak için, toplamda %2,5'a kadar olacak şekilde 2-3 elementle küçük miktarlarda katkılanır. Ancak bu çelik kalitelerinin kullanımı yay imalatıyla sınırlı değildir. Bu grup bu şekilde adlandırılmıştır çünkü isim onları en güçlü şekilde yansıtmaktadır. ana özellik— esneklik.

Yay çeliklerinin özellikleri

Yay çelikleri artan akma dayanımı (δ B) ve elastikiyet ile karakterize edilir. Bu, metalin en önemli özelliğidir - orijinal şeklini değiştirmeden mekanik yüklere dayanabilmesi. Onlar. Gerilmeye veya tersine sıkıştırmaya (elastik deformasyon) maruz kalan bir metal, etki eden kuvvetleri ondan çıkardıktan sonra orijinal şeklinde kalmalıdır (artık deformasyon olmadan).

Yay çeliğinin çeşitleri ve kapsamı

Ek özelliklerin varlığına bağlı olarak yay çeliği alaşıma (paslanmaz) ve karbona ayrılır. Alaşımlı çelik, %65-85 C içeriğine sahip karbon çeliğinden oluşur ve her biri kendine has özellikleri getiren, tümü veya seçici olarak 4 ana elementle alaşımlanır:

1. krom;
2. manganez;
3. silikon;
4. tungsten.

Krom - %13'ün üzerinde bir konsantrasyonda metalin korozyon direncini sağlamak için çalışır. Yaklaşık %30 krom konsantrasyonuyla ürün agresif ortamlarda çalışabilir: asidik (sülfürik asit hariç), alkalin, sulu. Korozyon yay çeliği her zaman ikinci bir element olan tungsten ve/veya manganez ile alaşımlanır. Çalışma sıcaklığı 250 °C'ye kadar.

Tungsten refrakter bir maddedir. Tozu eriyiğe girdiğinde çok sayıda kristalleşme merkezi oluşturarak taneyi ezer ve bu da mukavemet kaybı olmadan plastisitenin artmasına neden olur. Bu, avantajlarını da beraberinde getirir: Böyle bir yapının kalitesi, ısınma ve yüzeyin yoğun aşınması sırasında çok yüksek kalır. Isıl işlem sırasında bu eleman ince taneli yapısını korur ve çeliğin ısınma (çalışma sırasında) sırasında yumuşamasını ve yerinden çıkmasını ortadan kaldırır. Söndürme sırasında sertleşebilirliği arttırır, bunun sonucunda yapı daha büyük bir derinliğe kadar homojen hale gelir ve bu da artar. servis ömrüürünler.

Manganez ve silikon genellikle karşılıklı katkıya katılır ve oran her zaman manganez lehine yaklaşık 1,5 katına kadar artar. Yani silikon içeriği %1 ise %1,1-1,5 oranında manganez eklenir.

Refrakter silikon karbür oluşturmayan bir elementtir. Eriyiğe girdiğinde kristalleşmeye ilk katılanlardan biri olur, karbon karbürleri tane sınırlarına doğru iter ve bu da metalin güçlenmesine yol açar.

Manganez yapı stabilizatörü olarak adlandırılabilir. Manganez, metal kafesi aynı anda hem deforme ederek hem de güçlendirerek silikonun aşırı mukavemetini ortadan kaldırır.

Bazı çelik kalitelerinde (ürünün yüksek sıcaklık koşullarında, 300 ºC'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalıştırılması durumunda) çeliğe nikel eklenir. Tane sınırları boyunca matris tahribatına yol açan krom karbür oluşumunu ortadan kaldırır.

Vanadyum da bir alaşım elementi olabilir, işlevi tungsteninkine benzer.

Yay markaları bakır elementini belirtir; içeriği %0,15'i geçmemelidir. Düşük erime noktalı bir madde olduğundan bakır tane sınırlarında yoğunlaşarak mukavemeti azaltır.

Yay markaları şunları içerir: 50HG, 3K-7, 65G, 65GA, 50HGFA, 50HFA, 51HFA, 50HSA, 55S2, 55S2A, 55S2GF, 55HGR, 60G, 60S2, 60S2A, 605, 70, 70G,75, 80, 8 5, 60 С2ХА , 60S2HFA, 65S2VA, 68A, 68GA, 70G2, 70S2XA, 70S3A, 70HGFA, SH, SL, SM, DM, DN, KT-2.

Bu tür çeliklerin kaliteleri, yalnızca yayların ve yaprak yayların üretiminde kullanılmaz, ancak ana özelliği karakterize eden asıl amacı budur. Ürüne aynı anda esneklik, süneklik ve mukavemet kazandırılması gereken her yerde kullanılırlar. Bu kalitelerden yapılan tüm parçalar çekme ve sıkıştırmaya maruz kalır. Birçoğu periyodik olarak birbirinin yerini alan ve çok büyük bir döngüsel frekansa sahip yükler yaşar. Bu:

• her noktada yüksek frekansla basınç ve gerilime maruz kalan rulman yatakları;
• dinamik yüklere ve sıkıştırmaya maruz kalan sürtünme diskleri;
• baskı rondelaları çoğu zaman sıkıştırma yükleriyle karşılaşırlar, ancak bunlara gerilimde keskin bir değişiklik de eklenebilir;
• Ana görevlerinden birinin tekrarlanan esneme altında elastikiyet olduğu fren bantları. Artan yaşlanma ve aşınma dinamiği ile daha güçlü çelik (daha az esnekliğe sahip) hızlı yaşlanmaya ve ani bozulmaya karşı hassastır.

Aynı durum dişliler, flanşlar, rondelalar, pensler vb. için de geçerlidir.

İşaretleme

Yay-yay çelikleri konumlarına göre gruplandırılabilir:

• % 65-85 karbon içeriğine sahip alaşımsız - ucuz genel amaçlı çelik;
• manganez-silisyum - yüksek fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip en ucuzu;
• krom-manganez - paslanmaz çelik, agresif ortamlarda -250 +250 C'de çalışır;
• ek olarak alaşımlı ve/veya tungsten, vanadyum, bor - homojen yapıları nedeniyle servis ömrü uzatılmış, ince taneleri nedeniyle mükemmel bir mukavemet-süneklik oranına sahip ve yüksek mekanik yüklere dayanabilen çeliklerdir. Demiryolu taşımacılığı gibi nesnelerde kullanılırlar.

Yay çeliklerinin işaretlenmesi aşağıdaki şekilde yapılır. 60S2HFA örneğine bakalım:

• 60 - onda biri cinsinden karbon yüzdesi (karbon, harf değerinde belirtilmez);
• C2 - harf tanımı indeksi 2 olan silikon, standart içerikte 2 kat artış anlamına gelir (%1-1,5);
• X - %0,9-1'e kadar krom varlığı;
• F - %1'e kadar tungsten içeriği;
• A - işaretlemenin sonuna eklenen A harfi endeksi,% 0,015'ten fazla olmayan, fosfor ve kükürtün zararlı safsızlıklarının minimum içeriğini gösterir.

Üretme

Daha sonraki işlemlere ve parçanın son tipine bağlı olarak çelik, levha, tel, altıgen ve kare şeklinde tedarik edilir. Ürünün yüksek performans nitelikleri 2 bileşenle sağlanır:

1. metalin yapısı belirlenir kimyasal bileşim ve sonraki işlemler;
2. yapıda metalik olmayan kalıntıların varlığı veya daha doğrusu eritme ve döküm aşamasında ortadan kaldırılan minimum miktar ve boyut;
3. hesaplama yöntemiyle belirlenen parçanın şekli (spiral, yay) ve boyutları.

Yay gerildiğinde, bobinlerin iç ve dış tarafları farklı derecelerde gerilime maruz kalır: dıştakiler gerilmeye karşı daha az hassastır, iç kısımlar ise en büyük deformasyon derecesine maruz kalır. Aynısı yayın uçları için de geçerlidir: bunlar, bu ve bitişik yerlerdeki yükü artıran bağlantı noktaları görevi görür. Bu nedenle tercihen sıkıştırma veya çekme amaçlı kullanılan çelik kaliteleri geliştirilmiştir.

Termo-mekanik tedavi

İstisnasız tüm yay çelikleri termomekanik işleme tabi tutulur. Bundan sonra mukavemet ve aşınma direnci 2 kat artabilir. Ürün, çelik mümkün olan maksimum yumuşaklığa ulaştığında tavlanmış halde şekillendirilir, ardından 830-870 C'ye ısıtılır ve yağ veya su ortamında soğutulur (yalnızca 60 CA sınıfı için). Elde edilen martenzit 480 ºC sıcaklıkta temperlenir.

Elastikiyet (akma) sınırı yüksek olan çelik.

Yüksek elastik özellikler elde etmek için yay çelikleri sertleştirmeye ve ardından orta sıcaklıkta temperlemeye tabi tutularak yapıda troostit elde edilir. Daha yüksek performans özellikleri elde etmek için silikon, krom ve vanadyum alaşımlı çelikler kullanılır.

Yay çeliklerinin karakteristik bir özelliği, içlerinde %0,5...0,8 miktarında karbon bulunmasıdır. Bu çeliklerin bileşimi karbon veya alaşım olabilir. Yay çelikleri öncelikle yüksek elastik özellikler sağlayan yüksek akma dayanımına sahip olmalıdır. Bu, sertleştirme ve ardından orta tavlama ile elde edilir. Temperleme sıcaklığı 350–500 °C aralığında seçilmelidir (bazen bileşime ve amaca bağlı olarak 600 °C'ye kadar çıkabilmektedir). Ayrıca, yüksek bir dayanıklılık sınırına ve yeterince yüksek bir çekme mukavemetine sahip olmaları gerekir. Ancak bu çeliklerin sünekliği azaltılmalıdır (göreceli uzamada %5-10 ve bağıl daralmada %20-35). Bunun nedeni yaprak yaylarda plastik deformasyona izin verilmemesidir.

Düşük voltajda çalışan küçük kesitli yayların üretiminde karbon çelikleri kullanılır. Bu çelikler yağda sertleştirilir. Tablo 1, karbon çelikleri için ısıl işlem modlarını, mekanik özellikleri (minimum) ve dayanıklılık sınırını (hesaplanan) göstermektedir.

Bu çeliklerin dezavantajları arasında dekarburizasyon eğilimi ve sıcak çalışma sırasında yüzey kusurlarının oluşması ve bunun da dayanım sınırının düşmesine yol açması sayılabilir. Bu kusurların oluşumunu önlemek amacıyla silisyumlu çelikler ayrıca krom, manganez, vanadyum, nikel ve tungsten ile alaşımlanır.

Silikon yay çeliklerine yönelik ısıl işlem modları Tablo 2'de verilmiştir.
50С2, 55С2, 60С2 ve 70С3А çelik kaliteleri, çapı veya kalınlığı 18 mm'ye kadar olan yay ve yayların üretiminde kullanılabilir. Söndürme için ısıtıldıklarında tane büyümesine karşı dirençlidirler, ancak dekarbürizasyona eğilimlidirler ve bu da dayanıklılık sınırında bir azalmaya yol açar.

Çelik 60S2ХА, kritik amaçlar için büyük yayların üretiminde kullanılır. Yağda söndürülürken 50 mm derinliğe kadar kalsine edilir. Bu çeliğin dezavantajı çekme sırasında kırılma eğilimidir.

60S2N2A ve 60S2KhFA çelik kaliteleri daha yüksek sertleşebilirliğe (80 mm'ye kadar) sahiptir ve özellikle kritik amaçlar için yay üretiminde kullanılır. Aynı zamanda 60S2N2A çeliği en iyi kombinasyon teknolojik ve operasyonel özellikler. Genel dezavantaj silikon yay çeliklerinin dış etkilere karşı artan hassasiyetlerinde yatmaktadır yüzey kusurları(çizikler, riskler, çentikler), iç gerilimlerin yoğunlaştırıcılarının rolünü oynar ve bunun sonucunda dayanıklılık sınırı azalır. Bu nedenle silikon içermeyen yay çelikleri günümüzde pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır.

Silikon çeliklerle aynı karbon konsantrasyonunda, silikon, aşağıdaki olası alaşım elementleri kombinasyonları ile değiştirilir: krom + manganez, krom + vanadyum, krom + manganez + vanadyum, krom + manganez + bor. Örneğin, 50ХГ, 50ХФ, 50ХГФ, 55ХГР. Bu çeliklerin tokluğu arttırılmıştır ve kesilmelere karşı daha az hassastır. Özellikle uzun süreli değişken yükler altında çalışan yaylarda performans özelliklerini geliştirmek için, yay yüzeyinin püskürtme ile üflenmesi tavsiye edilir. Sonuç yüzey katmanı Basınç gerilmeleri dayanıklılık sınırının artmasına neden olur.

En yüksek mekanik ve performans özellikleri, yüksek oranda indirgemeye (%70-90) maruz kalan, karbon çeliğinden yapılmış, çapı 2 mm'ye kadar olan, önceden patentli telin soğuk çekilmesiyle elde edilebilir.

Patent alma işlemi broşlar arasında gerçekleştirilir. Telin Ac 3 noktasının üzerinde 50-100 °C kadar ısıtılması ve ardından erimiş kurşun banyosunda soğutulmasından oluşur. Eriyik sıcaklığı 450–550 °C olmalıdır. Bu ısıl işlem sonucunda ince plaka sorbitol oluşumu ile ostenitin izotermal ayrışması meydana gelir.