Stal sprężynowa i resorowa

Skład chemniczny i rodzaje

Gatunki konstrukcyjne stopowe sprężynowe posiadają dość szeroki zakres węgla C: 0,40-1,25%. Za sprężystość tych stali i inne charakterystyczne własności materiałów odpowiada między innymi Krzem. W wyniku wciąż trwających badań, rozwoju technologii konstrukcji i maszyn,nie należy ulegać stereotypom, że podgrupa stali sprężynowych stopowych jest tylko wykorzystywana na sprężyny. Coraz częściej wybiegając poza schemat, stało się faktem, że wiele gatunków stali narzędziowych, stali wysokostopowych odpornych na korozję, a nawet stali łożyskowych wykazuje odpowiednie własności i są traktowane jako stal sprężynowa w wyjątkach do specjalnych zastosowań. Stale sprężynowe dostarczane są w stanie wyżarzonym zmiękczająco, ulepszonym cieplnie, oraz w stanie surowym.

Wyróżniamy parę rodzajów podstawowych podgrup stali sprężynowych:

• stale węglowe sprężynowe, (np. C60S, 1.1211, C55S, 65 / C67S, 75 / C75S, 85 / C85S, C90S, C100S, C125S)
• stale krzemowe i krzemowo-manganowe (np. 38Si7 / 40S2, 46Si7, 51Si7 / 50S2, 56Si7 / 55S2, 52SiCrNi5, 1.7117, 60S2A, 65Mn4 / 65G, 60SG)
• stale chromowe z dodatkami Wanadu, Manganu, Molibdenu, Wolframu, oraz Niklu (np. 51CrV4 / 50HF, 65S2WA, 50HS, 50HG, 60SGH)

Stale sprężynowe węglowe - specyfikacja i zastosowanie

Zastosowanie stali węglowych jest ukierunkowane głównie na mniejsze oraz nieco mniej odpowiedzialne elementy sprężynowe. Przypisane własności materiał zawdzięcza głównie wysokiej zawartości węgla ok. 0,55-1,10%. W porównaniu do reszty gatunków, stale węglowe mają niewielki zakres dodatków stopowych takich jak np. mangan oraz krzem. Wyroby z tych gatunków stosowane są na mniejsze sprężyny przez małą hartowność, słabą wytrzymałość i ciągliwość - czyli na mało obciążone płytki i części sprężynujące o małych przekrojach z blach, taśm, prętów i drutów do średnicy lub grubości 10mm. Materiał powinien być stosowany w środowisku pracy o maksymalnej temperaturze 150℃. Stale węglowe sprężynowe charakteryzują się wysoką granicą plastyczności, oraz dobrymi własnościami sprężystymi po ulepszaniu.

Stale chromowe z dodatkami krzemu, wanadu i manganu są grupą gatunków z jeszcze lepszymi parametrami w porównaniu do stali krzemowych i manganowych. Ich hartowność jest dużo lepsza, są przystosowane do pracy w dużo wyższych temperaturach (nawet 300℃), i mogą być stosowane jako szczególnie obciążone sprężyny, resory, oraz części sprężyn o dużo większych wymiarach.

Chrom z dodatkiem wanadu (CrV) oraz Chrom z Molibdenem (CrMo) w stalach sprężynowcych określanych jako połączenie pierwiastków węglikotwórczych, powoduje mniejszą ilość wtrąceń niemetaliczynch a co za tym idzie, odporność materiału na zmęczenie jest znacznie większa w stosunku do stali krzemowych.

Plastyczność stali sprężynowych jest także dość istotną cechą, i tutaj również na pierwszym miejscu stawiamy stale chromowe pod względem wysokiego współczynnika powstawania odkształceń.

Zwłaszcza gatunki stopowe SiCrV, chromowo-krzemowe z dodatkiem Wanadu, oraz SiCrMo, chromowo-krzemowo-molibdenowe wykazują najwyższe minimalne wartości Re. Dopisując do tej grupy jeszcze stale CrV, oraz stale CrMoV, cała "czwórka" wykazuje najwyższą temperaturę pracy do 300℃. Zakres węgla w stalach chromowych: ok. 0,40%-0,65%.

Stale o składzie Si-krzemowym, Mn-Manganowym, lub połączonym Si-Mn, charakteryzują się mniejszą zawartością węgla w stosunku do stali sprężynowych węglowych. Dodatki takie jak krzem i mangan sprawiają, że stale te cechuje większa wytrzymałość, udarność, plastyczność oraz wysoką odporność na relaksację naprężeń. W porównaniu do stali węglowych, stale krzemowe podczas odpuszczania łatwo się odwęglają i ulegają grafityzacji. Hartowność jest zbliżona do stali węglowych. Swoją plastyczność zawdzięczają większej zawartości Krzemu, a w niektórych gatunkach występujący jako dodatek Mangan (np. stal 65Mn4), powoduje jeszcze większą hartowność Stale te również nie nadają się do pracy w wysokich temperaturach. Zarkes węgla w stalach krzemowych to ok. 0,38-0,60%

Blachy, taśmy, formatki i pręty sprężynowe

Powyżej opisane gatunki stali stopowej i węglowej sprężynowej określają polskie normy PN-74/H-84032, PN-75/H-84019, PN-60/H-84030 (PN-H-84032:1965), GOST 2052-53, PN-EN 10083 oraz PN-EN 10089:2005, wg których dostarczane są:

• Blachy gorącowalcowane sprężynowe wg PN-EN 10029, oraz PN-H-92135, PN-H-92134
• Odkuwki i pręty swobodnie kute sprężynowe wg PN-79/H-94500, PN-84/H-94004, PN-EN 10250-3,
• Taśmy sprężynowe zimnowalcowane wg PN-EN 10132-4:2004, PN-EN 10131, PN-75/H-92335, PN-74/H-92329
• Pręty sprężynowe walcowane wg PN-96/H-93003,PN-64/H-92604 PN-EN 10025-6, oraz PN-EN 10060,
• Płaskowniki sprężynowe walcowane wg PN-H-93219, oraz PN-EN 10092-1,
• Pręty ciągnione sprężynowe wg PN-85/H-93210, oraz pręty łuszczone sprężynowe wg PN-96/H-93005, PN-56/H-93006, PN-96/H-93009
• Druty sprężynowe mechaniczne wg PN-EN 10270, PN-91/H-84028 oraz PN-96/H-93005, PN-55/H-80057