Разработка и промышленное опробование ВТМО винтовых пружин с целью повышения эксплуатационных свойств

• Автор: Жадан, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 c. : ил

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные методы оценки свойств пружинных материалов

1.2. Способы упрочнения сталей для изготовления пружин

1.3. Скоростной электроотпуск как метод повышения механических свойств пружинной стали

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

Глава 2. МАТЕРИМ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Выбор материала и режимов обработки

2.2. Проведение ВТМО с деформацией винтовым обжатием

2.3. Проведение электроотпуска

2.4. Механические испытания

2.4.1. Высокотемпературные испытания на сжатие

2^4.2. Испытания по схеме растяжение-сжатие
2.4.3. Статические и циклические испытания на кручение
2.4.4. Определение вязкости разрушения
2.5. Структурные исследования
2.5.1. Металлография
2.5.2. Электронная микроскопия
2.5.3. Рентегноструктурный анализ
2.5.4. Фрактография
2.6. Технологические и стендовые испытания пружин
2.7. Вероятностно-статистический анализ экспериментальных данных
2.7.1. Математическое планирование эксперимента и
его реализация

2.7.2. Оптимизация математической модели
2.7.3. Корреляционный анализ
Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СТАЛИ ПРИ
ВТМО С ДЕФОРМАЦИЕЙ ВИНТОВЫМ ОБЖАТИЕМ
3.1. Обоснование схемы деформации для термомеха-, нического упрочнения винтовых пружин
3.2. Влияние температурных, деформационных и временных параметров ВТМО на механические свойства стали 60С2
3.3. Исследование особенностей формирования структуры и субструктуры аустенита при горячей деформации винтовым обжатием
Глава 4. ЕЛИЯНИЕ ВТМО И ЭЛЕКТРООТПУСКА НА СТРУКТУРУ И
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЖ 60С2
4.1. Изучение характеристик сопротивления малым пластическим деформациям исследуемых обработок
4.2. Изучение анизотропии сопротивления пластической деформации и разрушению при работе на кручение "
4.3. Тонкое строение электроотпущенной стали
Глава 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ВТМО ВИНТОВЫХ ПРУЖИН
С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРООТПУСКА
5.1. Разработка технологии производства терломеха-нически упрочненных ВИНТОВЫХ пружин
5.2. Исследование эксплуатационных характеристик опытных пружин
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" указывается на необходимость коренного улучшения качества металла за счет внедрения новых технологических процессов. Важной задачей в деле улучшения качества металлопродукции является изыскание новых способов термической обработки, либо совмещение известных эффективных методов упрочнения стали, позволяющих повысить комплекс служебных свойств без применения дорогостоящих легирующих добавок.
К числу таких перспективных способов повышения свойств стали относятся высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) и скоростная электротермическая обработка (СЭТО). Работами Д.А. Прокошкина, МЛ. Бернштейна, О.И. Шаврина, А.Г. Рахштадта,
В.А. Займовского и других доказана перспективность применения ВТМО для производства пружинных изделий, что позволяет одновременно повысить сопротивление сталей малым пластическим деформациям и разрушению. Однако широкое промышленное внедрение ВТМО конструкционных сталей, в том числе и пружинных, нередко сдерживается необходимостью последующего формоизменения и механической обработки заготовок. Применяемая в этом случае обработка по схеме наследования снижает в ряде случаев эффект, достигнутый при ВТМО, а также связана с усложнением технологии изготовления изделий.
Совмещение ВТМО с электроотпуском, который можно использовать одновременно как операцию нагрева изделий под окончательное формоизменение заготовок (например, навивку пружин) позволяет преодолеть ряд технологических трудностей. Кроме того, возможно, что применение скоростной электрозакалки в цикле ВТМО с последующим скоростным нагревом под отпуск приведёт к формированию структуры, обеспечивающей повышенный комплекс механических свойств, не до-

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Выбор материала и режимов обработки
Наиболее распространенными упругими элементами машин являются винтовые пружины, которые находят применение во всех областях техники. Как и большинство других упругих элементов, винтовые пружины работают при значительных циклических напряжениях, нередко близких к пределу упругости материала, что предъявляет повышенные требования к их упрочнению.
В настоящей работе для исследования выбрана сталь 60С2 стандартного состава. На долю кремнистых сталей подобного класса приходится более 60% выпускаемых в СССР пружин и рессор /14/. Выплавку и прокатку стали 60С2 стандартного состава проводили на заводе ПО "Ижсталь" по действующей технологии производства кремнистых пружинных сталей.
В качестве модельного материала для экспериментов по горячей деформации аустенита использовали сталь 60Н20 аустенитного класса, имеющую мартенситную точку Мд = - 35°С. Сталь была выплавлена в индукционной печи и разлита в слитки массой 20 кг. После гомогенизационного отжига при П00°С слитки проковывали, далее прокатывали в прутки диаметром 20 мм. Для устранения влияния предварительных обработок и получения однородного зерна проводили трехразовый нагрев в печи при 900°С с промежуточным охлаждением в воде.
Технологические и стендовые испытания проводили для опытных пружин из стали 60С2 и серийных из стали 60С2А. Химический состав сталей приведен в табл. 2.1.
Применительно к наиболее распространенным в транспортном машиностроении пружинам очевидны преимущества от использования