Stale konstrukcyjne węglowe – stal sprężynowa, gatunki i charakterystyka
Stale sprężynowe, znane również jako stale resorowe, to grupa materiałów charakteryzujących się wysoką zawartością węgla. Dzięki temu, po odpowiedniej obróbce cieplnej, tj. hartowaniu i odpuszczaniu, stal ta wykazuje doskonałe właściwości sprężyste oraz wysoką granicę plastyczności. Jednak specyficzne właściwości tej grupy materiałów mają istotne ograniczenia, które determinują ich zastosowanie w konstrukcjach mechanicznych.
Charakterystyka stali sprężynowych węglowych
- Duża zawartość węgla:
- Typowe wartości zawartości węgla mieszczą się w przedziale 0,60–0,90%.
- Dzięki temu stale te uzyskują wysoką wytrzymałość mechaniczną oraz znakomite własności sprężyste po procesie hartowania i odpuszczania.
- Ograniczona hartowność:
- Ze względu na małą hartowność, stale te są odpowiednie głównie do wyrobu sprężyn o małych przekrojach, takich jak druty czy cienkie taśmy.
- Wpływ temperatury:
- Granica temperatury pracy: Powyżej 150°C stale sprężynowe węglowe tracą swoje właściwości sprężyste, co ogranicza ich zastosowanie w środowiskach o wyższych temperaturach.
- Odpuszczanie: Stale te charakteryzują się słabą odpornością na odpuszczanie. Podczas pracy w warunkach wysokich temperatur ich własności mechaniczne mogą ulec znacznemu osłabieniu.
- Odporność na relaksację naprężeń:
- W warunkach długotrwałego obciążenia stale sprężynowe węglowe wykazują mniejszą odporność na relaksację naprężeń w porównaniu do stali stopowych.
- Ograniczenia mechaniczne:
- Niemożliwe jest jednoczesne osiągnięcie wysokiej wytrzymałości i ciągliwości, co ogranicza ich zastosowanie w bardziej wymagających warunkach.Zastosowanie stali sprężynowych węglowych
Pomimo wymienionych ograniczeń, stale te są powszechnie stosowane w konstrukcjach wymagających wysokiej sprężystości, szczególnie gdy przekroje elementów są niewielkie, a temperatura pracy nie przekracza 150°C. Właściwe stosowanie stali węglowych sprężynowych obejmuje:
- Sprężyny spiralne i piórowe o małym przekroju.
- Elementy mocujące wykonane z cienkiej blachy lub drutu.
- Sprężyny mechaniczne stosowane w precyzyjnych mechanizmach, np. w zegarach, miernikach czy mechanizmach napinających.
- Resory i elementy zawieszenia w lekkich pojazdach.
Gatunki stali sprężynowych węglowych
Stale te oznacza się według ich średniej zawartości węgla, wyrażonej w setnych procentach. Przykłady gatunków:
- C67S (0,67% węgla):
- Stosowana w produkcji taśm sprężynowych i drutów, np. do zegarów i mechanizmów precyzyjnych.
- C75S (0,75% węgla):
- Gatunek o nieco wyższej wytrzymałości, idealny do produkcji sprężyn spiralnych i piórowych, a także w narzędziach pomiarowych.
- C85S (0,85% węgla):
- Zwiększona twardość i wytrzymałość, stosowana w produkcji sprężyn o najwyższych wymaganiach mechanicznych.
- C100S (1,0% węgla):
- Gatunek o ekstremalnej twardości, przeznaczony do wyrobu elementów narażonych na najwyższe naprężenia.
Stale sprężynowe węglowe, choć mają swoje ograniczenia, pozostają nieocenione w wielu zastosowaniach, gdzie wymagana jest sprężystość i wytrzymałość w niskich temperaturach pracy. Ich największą zaletą jest możliwość uzyskania wysokiej jakości sprężyn z cienkich przekrojów, co czyni je idealnym rozwiązaniem w precyzyjnych aplikacjach oraz w lekkich konstrukcjach mechanicznych. Stare normy określały trzy podstawowe gatunki tych stali, a współczesne standardy rozwinęły tę klasyfikację, aby dostosować się do bardziej wymagających potrzeb nowoczesnego przemysłu.
Stale konstrukcyjne węglowe – stale sprężynowe
65 – stal sprężynowa węglowa 1.0603, C67S, 1.1231, 1.1230
75 – stal sprężynowa węglowa 1.0605, C75S, 1.0614, 1.1248
85 – stal sprężynowa węglowa 1.1269, c85S
Stale sprężynowe wg PN-EN
Stal sprężynowa węglowa c100s, 2CS100, 1.1274, Ck101, AISI 1095
Wymiary taśm zimnowalcowanych sprężynowych
- Taśmy sprężynowe węglowe ulepszone: C55S, C67S, C75S, C85S, C100S – dostępne zwoje, pasy, formatki.
- Sprężynowe nierdzewne 1.4310 – dostępne w formie kręgów, pasów, formatów
- Taśmy węglowe do hartowania: C45E, C55S, C60S, C67S, C75S, C100S – dostępne zwoje, pasy, formatki.
- Taśmy nierdzewne precyzyjne 1.4301, 1.4571 – dostępne pasy, formatki, zwoje.
Zobacz również