Jak ovlivňují legovací prvky dekarbonizaci pružinové oceli?

Pružinová ocel je speciální legovaná ocel pro výrobu různých pružin a dalších elastických prvků. Lze ji rozdělit na obyčejnou slitinovou pružinovou ocel a speciální slitinovou pružinovou ocel podle jejích výkonových požadavků a provozních podmínek. Pružinová ocel nabízí vynikající komplexní výkon, vynikající metalurgickou kvalitu (vysoká čistota a stejnoměrnost), dobrou kvalitu povrchu (přísná kontrola povrchových vad a dekarbonizace), přesný tvar a velikost. Cívková pružina z ocelové tyče o průměru větším než 20 mm je široce používána v železničních vozidlech, průmyslových strojích a stavebních strojích.

Opakované stlačování a protahování spirálové pružiny vystavuje tyč ohybu a obnovuje napětí. Maximální napětí se objevuje na povrchu tyče, takže povrchový stav spirálové pružinové tyče má velký vliv na únavovou pevnost pružiny. Vzhled lomu šroubovicové pružiny po únavové zkoušce ukazuje, že počáteční bod lomu spirálové pružiny je na povrchu vnitřní strany pružiny.  

Při výrobě spirálové pružiny se ocelová tyč s velkým průměrem zpracuje do spirálové pružiny a poté se kalí přímo, aby pružina měla požadovanou pevnost. Protože se spirálová pružina používá ve stavu oduhličení se zbytkovým tepelným zpracováním na povrchu, oduhličení snižuje povrchovou tvrdost pružiny a vede tak ke snížení únavové pevnosti. Pro spirálové pružiny je velmi důležitým problémem kalení a oduhličení. Jak řídit dekarbonizaci? V současné době je nejúčinnějším opatřením přidání legujících prvků. Obecně platí, že Sb a Sn se přidávají, aby se zabránilo zchlazení a dekarbonizaci.

Dvě pružinové ocelové tyče se stejným chemickým složením, jeden s Sb a Sn, druhý bez Sb a Sn. Koncentrace povrchu C a hloubka oduhličování oceli bez sbsn je asi 0,2% a 0,3 mm, zatímco koncentrace povrchového uhlíku a hloubka oduhličování oceli sbsn-přidané jsou asi 0,45% a 0,1 mm. Potvrdila se úloha Sb a Sn při inhibici dekarbonizace, protože přidání SbSn snížilo difúzní koeficient C a inhibovalo dekarbonizaci.

Zvyšuje se zbytkové namáhání ocelového výstřelu s Sb a Sn. Aby se zlepšily únavové charakteristiky spirálové pružiny, je zapotřebí opracování spirálové pružiny. Mez kluzu oduhličené vrstvy se však významně snížila, takže zbytkové napětí pružiny při ošetření zubů výrazně pokleslo. Sb-sn aditivní ocel z povrchu do hloubky 0,2 mm, maximální směr hlavního napětí tlakového zbytkového napětí je -600 MPa ~ -800 MPa a hodnota oceli bez sbsn--300 MPa ~ -400 MPa. Zbytkové napětí tlakové oceli sb-sn je asi o 300 MPa vyšší než u pružinové oceli. Přidání Sb-Sn inhibuje dekarbonizaci.

Stojí za povšimnutí, že legující prvky mají velký vliv na kalitelnost a další hlavní vlastnosti pružinových ocelí, takže obsah těchto prvků nelze snadno měnit pro pružinové oceli. Stopové prvky mohou být přidány pro potlačení jiných vlastností pružinové oceli a stopové prvky mohou být také použity pro řízení vlastností různých jiných ocelí pro vývoj vysoce výkonných ocelí, které splňují potřeby uživatelů.