Рессорно-пружинный лист 51ХФА: характеристики, термообработка и применение
Рессорно-пружинный лист 51ХФА — горячекатаный прокат из хромованадиевой конструкционной стали, поставляемый в виде полос толщиной 3–20 мм и шириной до 300 мм. Сталь 51ХФА содержит 0,46–0,54 % углерода, 0,80–1,10 % хрома и 0,10–0,20 % ванадия. Ванадий образует карбонитриды V(C,N), которые тормозят рост зерна при нагреве и обеспечивают устойчивость к отпускной хрупкости. Прокат предназначен для изготовления упругих элементов, работающих при циклических нагрузках и температурах до 250 C.
Сортамент и состояние поставки
Лист выпускают по ГОСТ 14959-2016 (металлопродукция из рессорно-пружинной стали) с допусками по ГОСТ 19903-2015. Твёрдость в состоянии поставки — не более 255 HB. По требованию заказчика прокат проходит закалку с отпуском и поставляется с нормированными механическими свойствами.
- Толщина — 3,0–20,0 мм; ширина — 50–300 мм; длина — 2000–6000 мм.
- Состояние поставки — без термообработки (горячекатаный) или термообработанный (закалка + отпуск).
- Класс точности — повышенный (Б) и нормальный (В) по ГОСТ 19903.
- Кромка — обрезная или необрезная; плоскостность — до 10 мм на 1 м длины.
- Маркировка — клеймение торцов, бирка с номером плавки и партии.
Химический состав и механические свойства
Хромованадиевая композиция обеспечивает сочетание прокаливаемости и сопротивления релаксации напряжений. После закалки от 850–870 C в масле и высокого отпуска при 460–520 C формируется структура троостита отпуска с равномерным распределением карбидной фазы.
| Параметр | Значение | Условие | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел прочности в | 1270 | закалка + отпуск | МПа | ГОСТ 14959 |
| Предел текучести т | 1080 | закалка + отпуск | МПа | ГОСТ 14959 |
| Относительное удлинение 5 | 8 | закалка + отпуск | % | ГОСТ 14959 |
| Ударная вязкость KCU | 39 | 20 C | Дж/см | ГОСТ 14959 |
| Твёрдость после отпуска | 38–47 | HRC | ед. | ГОСТ 14959 |
| Прокаливаемость (критический диаметр) | до 35 | в масле | мм | ГОСТ 5657 |
Технология термической обработки
Режимы термообработки листа 51ХФА подбирают под конкретную геометрию упругого элемента. Нагрев под закалку ведут в защитной атмосфере или соляных ваннах для предотвращения обезуглероживания. Охлаждение — в масле, ступенчато или в расплаве солей при 280–320 C для снижения коробления тонких полос.
- Закалка — 850–870 C, охлаждение в минеральном масле.
- Отпуск — 460–520 C, выдержка 1–2 ч, охлаждение на воздухе.
- Поверхностная обработка — дробеструйный наклёп для повышения предела выносливости.
- Контроль — измерение твёрдости по Роквеллу, испытание на изгиб и закручивание.
- Правка — в роликовых правильных машинах после отпуска.
Области применения
Лист 51ХФА применяют там, где требуется высокая циклическая прочность при ограниченных габаритах упругого элемента. Ванадиевая составляющая повышает сопротивление усталостному разрушению при знакопеременных нагрузках.
- Рессоры и пружины подвески грузового подвижного состава и спецтехники.
- Упругие элементы тормозных систем и механизмов натяжения.
- Пружины клапанные и возвратные в двигателях внутреннего сгорания.
- Детали бурового оборудования и нефтегазовой арматуры.
- Упругие элементы штампов и пресс-форм в кузнечно-прессовом производстве.
- Пружины предохранительных клапанов энергетических установок.
Вопросы и ответы
Чем 51ХФА отличается от 50ХФА?
Сталь 51ХФА содержит повышенное содержание углерода (0,46–0,54 % против 0,46–0,54 % у 50ХФА) и обеспечивает более высокий уровень прочности после закалки с отпуском. Ванадий в обеих марках выполняет одинаковую функцию — тормозит рост зерна.
При какой температуре эксплуатируется лист 51ХФА?
Длительная рабочая температура — до 250 C. При превышении этого порога начинается интенсивная релаксация напряжений и потеря упругих свойств. Кратковременный нагрев до 300 C допустим без необратимых изменений структуры.
Поставляется ли лист 51ХФА в термообработанном состоянии?
Да. По согласованию с потребителем прокат поставляется после закалки и отпуска с нормированными в, т, 5 и KCU. Твёрдость в этом состоянии — 38–47 HRC.
Какой критический диаметр прокаливаемости у 51ХФА?
При охлаждении в масле критический диаметр достигает 35 мм, что позволяет сквозную закалку полос толщиной до 20 мм с получением мартенситной структуры по всему сечению.
