Пружинная проволока в прутках 51ХФА в Минске

Пружинная проволока в прутках 51ХФА: характеристики и применение

Пружинная проволока в прутках 51ХФА — это холоднотянутый или горячекатаный сортовой прокат из хромистой вольфрамсодержащей конструкционной стали, предназначенный для изготовления упругих элементов, работающих при повышенных температурах и знакопеременных нагрузках. Сталь 51ХФА относится к классу улучшаемых пружинных сталей, содержит 0,46–0,54 % углерода, 0,80–1,10 % хрома и 0,80–1,20 % вольфрама. Введение вольфрама повышает теплостойкость и сопротивление релаксации напряжений по сравнению с классическими кремнистыми пружинными сталями.

Сортамент и технические параметры

Прутки поставляются в термически обработанном состоянии (отожжённые) или без термообработки, с нормированной макро- и микроструктурой. Диаметр прутков — от 6 до 40 мм, длина — мерная или немерная. Кривизна прутков регламентируется на 1 м длины. Обезуглероженный слой не превышает 1,5 % от диаметра на сторону. Твёрдость в состоянии поставки — не более 255 HB. Предел прочности после закалки и отпуска достигает 1400–1700 МПа в зависимости от сечения.

Химический состав и структура

Химический состав стали 51ХФА регламентирован ГОСТ 14959. Вольфрам в количестве 0,80–1,20 % образует карбиды WC и сложные карбиды типа MeC, которые тормозят диффузионные процессы при нагреве и повышают температуру начала интенсивного разупрочнения до 350–400 C. Хром обеспечивает прокаливаемость до 25–30 мм в масле. Кремний (0,17–0,37 %) дополнительно упрочняет феррит. Сера и фосфор — не более 0,025 % каждого.

Микроструктура после нормализации — сорбит или троостит с равномерно распределёнными карбидами. Наличие карбидной сетки и строчечных включений не допускается. Величина зерна аустенита — 5–8 баллов по ГОСТ 5639.

Термообработка и формирование свойств

Для получения требуемого комплекса упругих характеристик прутки подвергают закалке при 850–870 C в масле и среднему отпуску при 400–480 C. Скорость нагрева под закалку ограничивают для предотвращения коробления длинномерных прутков. Отпуск проводят в проходных или шахтных печах с принудительной циркуляцией атмосферы. После отпуска твёрдость составляет 42–48 HRC.

Для изготовления пружин методом навивки в холодном состоянии применяют отожжённые прутки с твёрдостью не более 220 HB, что обеспечивает достаточную пластичность при гибке. Последующая закалка и отпуск готовых пружин формируют окончательные упругие свойства.

Области применения

• Пружины клапанов и форсунок двигателей внутреннего сгорания, работающие при температуре до 350 C.
• Упругие элементы тормозных систем и пневмогидроаппаратуры металлургического оборудования.
• Пружины предохранительных клапанов паровых и газовых магистралей энергетических установок.
• Детали рессорно-пружинных подвесок специализированного подвижного состава.
• Упругие элементы пресс-форм и штампов горячей деформации.
• Пружины натяжения в намоточных и кабельных машинах, работающих в условиях нагрева.

Технологические особенности обработки

Обработка резанием отожжённых прутков 51ХФА затруднена из-за склонности к наклёпу и повышенной вязкости. Рекомендуется применение твердосплавного инструмента с износостойкими покрытиями и обильное охлаждение. Сварка стали ограниченно технологична: требуется предварительный и сопутствующий подогрев до 250–300 C с последующей термообработкой сварного соединения.

При навивке пружин из прутков без предварительного отжига необходимо учитывать упругое последействие, достигающее 8–12 % от заданной деформации. Калибровка прутков перед навивкой снижает разброс геометрических параметров готовых изделий.

Вопросы и ответы