¿Cómo afectan los elementos de aleación a la descarbonización del acero para resortes?

El acero para resortes es un acero de aleación especial para la fabricación de varios resortes y otros elementos elásticos. Puede dividirse en acero para resortes de aleación ordinaria y acero para resortes de aleación especial según sus requisitos de rendimiento y condiciones de operación. El acero para resortes ofrece un excelente rendimiento integral, excelente calidad metalúrgica (alta pureza y uniformidad), buena calidad de la superficie (control estricto de los defectos de la superficie y descarbonización), forma y tamaño precisos. El muelle helicoidal de barra de acero con un diámetro superior a 20 mm se utiliza ampliamente en vehículos ferroviarios, maquinaria industrial y maquinaria de construcción.

La compresión y el estiramiento repetidos del resorte helicoidal sometieron a la barra a doblarse y restaurar la tensión. La tensión máxima aparece en la superficie de la barra, por lo que el estado de la superficie de la barra de resorte en espiral tiene una gran influencia en la resistencia a la fatiga del resorte. La aparición de la fractura del resorte helicoidal después de la prueba de fatiga muestra que el punto de inicio de la fractura del resorte helicoidal está en la superficie del lado del diámetro interior del resorte.  

Al hacer el resorte en espiral, la barra de acero con un diámetro grande se procesa en el resorte en espiral y luego se apaga directamente para hacer que el resorte tenga la resistencia necesaria. Dado que el resorte helicoidal se utiliza en el estado de descarburación con tratamiento térmico residual en la superficie, la descarburación reduce la dureza de la superficie del resorte y, por lo tanto, conduce a la disminución de la resistencia a la fatiga. Para los resortes helicoidales, el enfriamiento y la descarburación es un problema muy importante. ¿Cómo controlar la descarbonización? En la actualidad, la medida más efectiva es agregar elementos de aleación. En general, Sb y Sn se agregan para inhibir la extinción y la descarbonización.

Dos barras de acero de resorte con la misma composición química, una con Sb y Sn agregadas, la otra sin Sb y Sn agregadas. La concentración de la superficie C y la profundidad de descarburación del acero libre de sbsn son aproximadamente del 0,2% y 0,3 mm respectivamente, mientras que la concentración de carbono en la superficie y la profundidad de descarburación del acero agregado con sbsn son aproximadamente del 0,45% y 0,1 mm respectivamente. Se confirmó el papel de Sb y Sn en la inhibición de la descarbonización, porque la adición de SbSn redujo el coeficiente de difusión de C e inhibió la descarbonización.

La tensión residual del pelado con acero con Sb y Sn aumenta. Con el fin de mejorar las características de fatiga del resorte espiral, se necesita el tratamiento de apertura del resorte espiral. Sin embargo, la resistencia a la fluencia de la capa descarburada disminuyó significativamente, por lo que la tensión residual del resorte en el tratamiento de peening disminuyó significativamente. El acero aditivo Sb-sn desde la superficie hasta la profundidad de 0,2 mm, la dirección de la tensión principal máxima de la tensión residual de compresión es de -600 mpa ~ -800 mpa, y el valor del acero libre de sbsn es de -300 mpa ~ 400 mpa. La tensión residual de compresión del acero sb-sn es aproximadamente 300 MPa más alta que la del acero para resortes. La adición de Sb-Sn inhibe la descarbonización.

Vale la pena señalar que los elementos de aleación tienen una gran influencia en la capacidad de endurecimiento y otras características principales de los aceros de resorte, por lo que el contenido de estos elementos no se puede cambiar fácilmente para los aceros de resorte. Los elementos traza pueden agregarse para suprimir otras propiedades del acero para resortes, y los elementos traza también se pueden usar para controlar las propiedades de otros aceros para desarrollar aceros de alto rendimiento que satisfagan las necesidades de los usuarios.