www.mexanik.ru

ПРЕДИСЛОВИЕ

Исторические решения XXIV съезда Коммунистической партии Советского Союза о развитии нашей промышленности, росте автоматизации, ускорении темпов научно-технического прогресса требуют повышения надежности, долговечности и точности работы машин, приборов и автоматических устройств. Важнейшими компонентами большинства указанных конструкций являются упругие элементы — пружины, рессоры, мембраны, сильфоны и т. п., параметры которых определяются свойствами соответствующих пружинных сплавов.

Пружинные сплавы — один из важнейших классов конструкционных металлических материалов, которые в зависимости от назначения и условий службы упругих элементов должны обладать весьма разнообразными свойствами. Прежде всего они должны иметь определенные стандартные для всех конструкционных сплавов механические свойства, т. е. прочность в условиях статического, циклического или динамического нагружения, пластичность и вязкость, а также специальные механические свойства и в первую очередь высокое сопротивление малым пластическим деформациям в условиях статического (кратковременного или длительного) или циклического нагружения при различных температурах. Кроме того, во многих случаях пружинные сплавы в отличие от обычных конструкционных материалов должны быть сплавами с особыми физико-химическими свойствами — коррозионностойкими, немагнитными или ферромагнитными, с низкой или высокой электропроводностью, с заданным коэффициентом теплового расширения, с низким температурным коэффициентом модуля упругости, малой т. э. д. с. в паре с медью, с большой или малой демпфирующей способностью, с низким контактным сопротивлением и т. д.

Пружинные сплавы, наконец, должны удовлетворять определенным требованиям по технологическим свойствам — без этого нельзя изготовить упругие элементы заданной конфигурации и получить комплекс высоких физико-механических свойств. Поэтому сплавы должны обладать хорошей пластичностью, глубокой прокаливаемостью, малой склонностью к росту зерна и окислению в процессе термической обработки, а в некоторых случаях также хорошей свариваемостью, обрабатываемостью резанием и т. д.

За последние 5—10 лет число пружинных сплавов, используемых в промышленности, особенно в приборостроении и радиоэлектронной промышленности, резко возросло, поскольку за это время сильно изменились и стали более сложными условия службы этих сплавов, а также возросли требования к точности и надежности изделий. При этом не только увеличилось число сплавов на основе железа, меди и никеля, но также появились сплавы на базе других металлов. Из этих сплавов следует отметить серебряные, платиновые, палладиевые, ниобиевые, молибденовые, кобальтовые и др. Эти сплавы не только изучены в лабораторных условиях, но некоторые из них уже используются в промышленности. Наконец, созданы многослойные пружинные материалы, отличающиеся таким сочетанием свойств, какое недостижимо в одном сплаве.

За последнее время получили промышленное применение также новые методы изготовления и обработки пружинных сплавов, в том числе электрошлаковый переплав, двойной вакуумный переплав и другие способы выплавки, комплексные методы упрочнения, а также ранее не применявшиеся способы упрочняющей обработки — за счет внутреннего окисления, введения дисперсных частиц, регулируемого поверхностного электрополирования и др.

Современный уровень разработки новых сплавов и методов их упрочнения достигнут в результате развития металловедения и физики прочности, базирующейся на теории дислокаций. Использование теории дислокаций и экспериментальные исследования в этой области позволили установить природу структурных процессов, происходящих при напряжениях, соответствующих зоне микропластической деформации, а также основные механизмы упрочнения сплавов.

Анализ процессов микропластической деформации и факторов, определяющих степень ее развития, имеет важное значение не только для пружинных, но и для других классов конструкционных сплавов. Однако тот факт, что изучению развития микропластических деформаций уделяется большее внимание именно в случае пружинных сплавов, а не других металлических материалов, объясняется тем, что у пружинных сплавов величина этих деформаций при данном приложенном напряжении определяет главные рабочие характеристики упругих элементов — релаксацию напряжений, упругое последействие, упругий гистерезис и др., тогда как для большинства других машиностроительных деталей эти характеристики не считаются главными. Можно предположить, что в дальнейшем по мере роста требований к точности и надежности машин и приборов степень развития микропластических деформаций станет одним из основных критериев при выборе конструкционных материалов и методов их обработки.

Сопротивление микропластическим или малым пластическим деформациям — важнейшая характеристика качества пружинных сплавов, так как чем выше это сопротивление, тем меньше при данном приложенном напряжении неупругие и остаточные деформации и, следовательно, ниже все неупругие эффекты, определяющие свойства упругих элементов.

Как показывают эксперименты, для получения высокого сопротивления малым пластическим деформациям сплавы должны иметь определенные микроструктуру и субструктуру. Хотя для разных пружинных сплавов используются различные методы обработки, все они имеют целью обеспечение такого структурного состояния сплава, при котором микроструктура является мелкозернистой, практически все дислокации при достаточно высокой их плотности распределены равномерно и прочно заблокированы, а в гетерогенных сплавах частицы избыточных фаз дисперсны и расположены равномерно на небольших расстояниях друг от друга. Таким образом, методы упрочняющей обработки сплавов в отношении их воздействия на структурное состояние имеют несомненную общность.

Во втором издании книги, как и в первом, пружинные сплавы систематизированы по основным методам упрочнения и назначению. Именно с этих позиций рассматриваются составы, свойства и обработка основных групп пружинных сплавов, число которых за последнее время значительно возросло.

В этом издании в отличие от первого сообщаются существенно новые сведения о пружинных сплавах общего назначения и, в частности, введены новые разделы о высоколегированных и мартенситно-стареющих сталях и также о термомеханической обработке. Значительно расширен материал о сплавах специализированного назначения — коррозионностойких сталях, сплавах на основе меди, а также введены новые разделы о пружинно-контактных сплавах на основе серебра и других сплавах.

В процессе работы над вторым изданием книги, как и над первым, большую помощь автору оказал проф. докт. техн. наук Д. А. Прокошкин и весь коллектив кафедры термической обработки металлов МВТУ имени Баумана, которым автор выражает свою искреннюю признательность. Автор благодарит также сотрудников институтов и предприятий, которые оказали помощь при подготовке переиздания. Автор признателен проф. докт. техн. наук Я. М. Потаку за ценные советы и критические замечания при рецензировании рукописи, проф. докт. техн. наук М. Л. Бернштейну и доц. канд. физ.-мат. наук М. А. Штремелю за просмотр некоторых разделов рукописи.

Назад, на страницу описания