Stale konstrukcyjne węglowe – stal sprężynowa, gatunki i charakterystyka
Stal sprężynowa wg PN 65, 75, 85, oraz zamienniki 1.0603, C67S, 1.1231, 1.1230, 1.0605, C75S, 1.0614, 1.1248, 1.1269, C85S, C100S, 2CS100, 1.1274, Ck101, AISI 1095, znana również jako stal resorowa, 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), 1.0603, PN 65, 1.1231, 1.1230:
- Stosowana w produkcji taśm sprężynowych i drutów, np. do zegarów i mechanizmów precyzyjnych.
- C75S (0,75% węgla), 1.0605, PN 75, 1.0614, 1.1248:
- Gatunek o nieco wyższej wytrzymałości, idealny do produkcji sprężyn spiralnych i piórowych, a także w narzędziach pomiarowych.
- C85S (0,85% węgla), 1.1269 PN 85:
- Zwiększona twardość i wytrzymałość, stosowana w produkcji sprężyn o najwyższych wymaganiach mechanicznych.
- C100S (1,0% węgla), 2CS100, 1.1274, Ck101, AISI 1095:
- 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, 1.1231, 1.1230, C75S, 1.0605, 1.0614, 1.1248, C85S, 1.1269, C100S, 1.1274 – dostępne zwoje, pasy, formatki.
- Sprężynowe nierdzewne 1.4310 – dostępne w formie kręgów, pasów, formatów
- Taśmy węglowe do hartowania: C45E, C55S, C60S, C67S, 1.1231, 1.1230, C75S, 1.0605, 1.0614, 1.1248, C85S, 1.1269, C100S, 1.1274 – dostępne zwoje, pasy, formatki.
- Taśmy nierdzewne precyzyjne 1.4301, 1.4571 – dostępne pasy, formatki, zwoje.
Zobacz również
stal konstrukcyjna stopowa sprężynowa
Pozostałe stale konstrukcyjne stopowe
stal do nawęglania
stale konstrukcyjne stopowe do azotowania
stale konstrukcyjne stopowe łożyskowe
stal konstrukcyjna stopowa do ulepszania cieplnego
stale konstrukcyjne stopowe do pracy w podwyższonych temperaturach – stal kotłowa