Криогенное упрочнение пружин

В машиностроении распространены витые цилиндрические и специальные пружины. Основными материалами для производства пружин являются высокоуглеродистые стали 65, 70, марганцовистая сталь 65Г, кремнистая сталь 60С2А (рабочая температура для этих сталей от – 60 до 120°С), хромованадиевая сталь 50ХФА (рабочая температура от – 180 до 250°С) и др. После закалки мартенситная структура должна быть по всему объему пружин.

Например, у стали 65Г точка конца мартенситного превращения составляет минус 55°С и при закалке до комнатной температуры в структуре стали сохраняется порядка 10% остаточного аустенита. В результате криогенного воздействия содержание остаточного аустенита в структуре стали не превышает 5%. Таким образом, количество остаточного аустенита в результате криогенного воздействия сокращается. В результате структурного изменения получен незначительный прирост твердости 1,0 – 1,5 единицы НRC. Прирост коэрцитивной силы после криогенной обработки в среднем составил 0,18 А/см. Заметные изменения в результате криогенной обработки происходят с разбросом значений твердости. В среднем разброс твердости уменьшается на 2 единицы HRC, что положительно сказывается на несущей способности ответственных деталей. Нами установлено, что для повышения несущей способности пружин сжатия в упругой области их нужно подвергать криогенной обработке.

Другой пример влияния криогенной обработки на циклическую прочность пружин. Испытаниями на циклическую прочность установлено, что число циклов до разрушения партии пружин из стали 65 до криогенной обработки составляло 120 тысяч, а по результатам криогенного воздействия 270 тысяч циклов. Увеличение циклической прочности в результате криогенной обработки составило 225%.

С целью повышения несущей способности и циклической прочности рекомендуется применять упрочняющую криогенную обработку для следующих деталей, изготавливаемых из рессорно-пружинных сталей; пружин, торсионов, рессор, цанг и ресурсного крепежа.