Como os elementos de liga afetam a descarbonização do aço de mola?

O aço da mola é um aço de liga especial para a fabricação de várias molas e outros elementos elásticos. Pode ser dividido no aço ordinário da mola da liga e no aço de mola especial da liga de acordo com suas exigências de desempenho e condições de funcionamento. O aço mola oferece excelente desempenho abrangente, excelente qualidade metalúrgica (alta pureza e uniformidade), boa qualidade de superfície (controle rígido de defeitos superficiais e descarbonização), formato e tamanho precisos. A mola helicoidal feita de barra de aço com diâmetro superior a 20 mm é amplamente utilizada em veículos ferroviários, maquinaria industrial e maquinaria de construção.

A compressão repetida e o alongamento da mola helicoidal sujeitaram a barra a dobrar e restaurar o estresse. A tensão máxima aparece na superfície da barra, de modo que o estado da superfície da barra helicoidal tem uma grande influência na resistência à fadiga da mola. A aparência da fratura da mola helicoidal após o teste de fadiga mostra que o ponto inicial da fratura da mola helicoidal está na superfície do lado do diâmetro interno da mola.  

Ao fazer a mola helicoidal, a haste de aço com grande diâmetro é processada na mola espiral e, em seguida, temperada diretamente para fazer com que a mola tenha a resistência necessária. Como a mola helicoidal é usada no estado de descarbonetação com tratamento térmico residual na superfície, a descarburação reduz a dureza da superfície da mola e, assim, leva à diminuição da resistência à fadiga. Para molas helicoidais, têmpera e descarbonetação é um problema muito importante. Como controlar a descarbonização? Atualmente, a medida mais eficaz é adicionar elementos de liga. Em geral, Sb e Sn são adicionados para inibir a extinção e a descarbonização.

Dois bastões de aço de molas com a mesma composição química, um com Sb e Sn adicionados, o outro sem Sb e Sn adicionados. A concentração de superfície C e a profundidade de descarburação do aço livre de sbsn são cerca de 0,2% e 0,3 mm, respectivamente, enquanto a concentração de carbono na superfície e a profundidade de descarburação do aço sbsn-adicionado são de cerca de 0,45% e 0,1 mm respectivamente. O papel de Sb e Sn na inibição da descarbonização foi confirmado, porque a adição de SbSn reduziu o coeficiente de difusão de C e inibiu a descarbonização.

A tensão residual do granulado de aço com Sb e Sn aumenta. A fim de melhorar as características de fadiga da mola espiral, é necessário o tratamento de peening da mola espiral. No entanto, a força de escoamento da camada descarbonatada diminuiu significativamente, de modo que a tensão residual da mola no tratamento com peening diminuiu significativamente. O aço aditivo Sb-sn da superfície até a profundidade de 0,2 mm, a direção da tensão principal máxima da tensão residual de compressão é de -600mpa ~ -800mpa, e o valor do aço livre de sbsn é de -300mpa ~ -400Mpa. A tensão residual de compressão do aço sb-sn é cerca de 300MPa superior à do aço de mola. A adição de Sb-Sn inibe a descarbonização.

Vale a pena notar que os elementos de liga têm uma grande influência sobre a temperabilidade e outras características principais dos aços para molas, de modo que o conteúdo desses elementos não pode ser facilmente alterado para os aços para molas. Oligoelementos podem ser adicionados para suprimir outras propriedades do aço da mola, e elementos-traço também podem ser usados para controlar as propriedades de vários outros aços para desenvolver aços de alto desempenho para atender às necessidades dos usuários.