فولاد فنر چیست؟
به مجموعه‌ی گسترده‌ای از فولادهای مختلف که در ساخت فنرها به کار گرفته می‌شوند، فولاد فنر می‌گویند. این دسته از فولادها، معمولا دارای منگنز و کربن زیاد یا متوسط هستند. میزان استفاده از این عناصر، حد خاصیت ارتجاعی فولاد فنر را مشخص می‌کند.
ویژگی‌های فولاد فنر
فولاد فنر، به دسته‌ی گوناگونی از آلیاژهای فولادی اطلاق می‌شود، اما تقریبا در همه‌ی آن‌ها، می‌توان استفاده از عناصری مانند کروم، مولیبدن، سیلیسیوم، وانادیوم و منگنز را با درصدهای مشخصی مشاهده کرد. این ترکیب باعث می‌شود تا آلیاژ به دست آمده، دارای ویژگی پایداری در کشش شود.
یکی از ویژگی‌های اصلی که فولادهای فنر را با توجه به آن انتخاب می‌کنند، توانایی آلیاژ در تحمل بارهای دینامیک و استاتیک است که این ویژگی، می‌تواند از آلیاژی به آلیاژ دیگر تفاوت داشته باشد. علاوه بر خاصیت الاستیکی، مقاومت بالا در برابر خوردگی و شکنندگی، از دیگر ویژگی‌های این دسته از آلیاژهای فولادی است.
ماشین‌کاری و تنش‌پذیری در سطح عالی، از دیگر موارد مثبتی است که در فولادهای فنر وجود دارد. از فولادهای فنر، در ساخت مقاطع مختلفی، مانند ورق فنر، استفاده می‌شود.
کارکرد فولاد فنر
زمانی که به یک قطعه نیروهای خارجی وارد می‌شود، قبل از شکستن، دو نوع تغییر شکل از خود نشان می‌دهد.
نوع اول: تغییر شکل الاستیک (کشسان): تحت این شرایط چنانچه نیرو از روی جسم برداشته شود، جسم به حالت اولیه‌ی خود باز می‌گردد.
نوع دوم: تغییر شکل پلاستیک (مومسان): تحت این شرایط اگر نیرو از روی جسم برداشته شود، جسم به ابعاد اولیه خود باز نمی‌گردد.
فولادهای فنر، با توجه به ویژگی‌هایی که دارند، پس از وارد شدن بار، به حالت اولیه‌ی خود باز می‌گردند. اما دیگر آلیاژهای فولادی، ممکن است تحت بارهای بیش از حد، بشکنند.
انواع فولاد فنر
فولادهای فنر، به سه دسته‌ی اصلی فولاد فنر آلیاژی، فولاد فنر با کربن بالا و فولاد فنر ضد زنگ تقسیم می‌شوند. البته در بازار می‌توانید انواع دیگری مانند فولادهای آلیاژی، فولادهای مقاوم در برابر خوردگی، فولادهای کربن، فولادهای آلیاژ تیتانیوم، فولادهای آلیاژ نیکل، آلیاژ فنر پایه مس، برنز فسفر، مس بریلیم و برنج فنر اشاره کرد. در ادامه، با برخی از پرکاربردترین این انواع به طور مختصر آشنا می‌شویم.
فولادهای فنر آلیاژی
این نوع فولادهای فنر، از نظر مقاومت به درجه‌ی حرارت، مصرف زیادی ندارند. اما قادر هستند بازه‌ی دمایی بیشتری به نسبت فولادهای فنر کربن بالا را تحمل کنند، و در کارهایی که بار شدید و ضربه و فشار زیاد وجود دارد، و نیاز به مقاومت در مقابل تنش‌ها داریم، استفاده از آن‌ها توصیه می‌شود.
فولادهای فنر کربن بالا
این نوع فولاد، متداول‌ترین نوع فولاد فنر است. قیمت فولاد فنر کربن بالا، به نسبت کمتر از سایر انواع آن است. این نوع فولاد فنر، جهت کارهایی با درجه حرارتی بالا یا پایین، و یا جهت بارگذاری شوک و ضربه هرگز پیشنهاد نمی‌شود. در عوض، در کارهایی که نیاز به تحمل درجه حرارت و بار نیست،استفاده از این فولادهای آلیاژی، توصیه می‌شود.
فولادهای فنر ضد زنگ
این نوع فولاد را می‌توان در مصارفی که نیاز به تحمل دماهای بالاتر از 280 درجه سانتی‌گراد دارند، به کار گرفت. این نوع فولاد دارای مقاومت در برابر خوردگی است. این دسته از فولادها، با توجه به خاصیت ضد زنگ، معمولا در دسته‌ی استنلس استیل قرار می‌گیرند.
آلیاژهای فنر پایه نیکل
این نوع فولاد مقاوم در مقابل خوردگی دارد. همچنین دارای مقاومت در بازه وسیعی از دما است و غیر مغناطیسی می‌باشد. ولی مقاومت الکتریکی تقریبا بالایی دارند.
آلیاژهای فنر پایه مس
این نوع مناسب جهت استفاده در دماهای زیر صفر است. با توجه به به مقاومت بالا در برابر خوردگی، و هدایت‌پذیری مناسب در برابر اجزای الکتریکی، خرید فولاد فنر بر پایه مس، می‌تواند هزینه‌ی بیشتری داشته باشد.
انواع پرکاربرد فولاد فنر در بازار
برخی از انواع فولاد فنر در بازار، با توجه به ویژگی‌هایی که دارند، در بازار، فروش بیشتری نسبت به سایر انواع دارند. در ادامه برخی از آن‌ها را به طور مختصر بررسی می‌کنیم.
فولاد CK60
فولاد CK60، در شرایط یکنواخت‌سازی، کار سرد، آب‌دهی و برگشت‌دهی به کار می‌رود. کاربردهای فولاد CK60، در مواردی است که کربن بیشتر برای بهبود مشخصه‌های سایشی نیاز است و سطوح استحکام مورد نیاز بیشتر از ردیف‌های کم‌کربن‌تر می‌باشند.
از جمله موارد کاربرد فولاد CK60، عبارتند از: ابزار کشاورزی، بیل‌های باغبانی، میله‌ها، محورها، تیغه‌های لوازم کشاورزی، چکش‌ها، قطعات سنگین ماشین‌آلات، چرخ‌دنده‌هایی که به روش القایی سخت می‌شوند، خارها، شفت‌ها، محور ماشین، فنرها، میله‌های پیچشی و آچارها.
ترکیبات شیمیایی CK60
| Mo | Cr | S | P | Ni | Mn | Si | C |
| 0/10≥ | 0/4≥ | 0/035≥ | 0/035 | 0/4≥ | 0/40-0/90 | 0/40≥ | 0/57-0/65 |
فولاد CK75
ورق فولادی CK75 ، برای تهیه فنرهایی با دقت ابعاد و کیفیت بالا به کار گرفته می‌شود. در ترکیب شیمیایی فولاد CK75 ، از عناصر سیلیسیم، منگنز، کروم، وانادیوم و مولیبدن با مقادیر مناسب و با توجه به خاصیت فولادهای فنر دارای استحکام کششی قابل قبولی هستند. همچنین این فولادها دارای خاصیت ضد سایشی می‌باشند.
ترکیبات شیمیایی CK75
| Mo | Cr | S | P | Ni | Mn | Si | C |
| 0/10≥ | 0/4≥ | 0/025≥ | 0/025 | 0/4≥ | 0/60-0/90 | 0/15-0/35 | 0/70-0/80 |
فولاد CK67
یکی دیگر از انواع پر استفاده‌ی فولاد فنر، فولاد CK67 است. علاوه بر خاصیت کشسانی و تغییر شکل مناسب، به علت وجود کروم، استحکام این فولادها هم در درجه‌ی بسیار بالایی قرار دارد.
ترکیبات شیمیایی CK67
| Mo | Cr | S | P | Ni | Mn | Si | C |
| 0/10≥ | 0/4≥ | 0/025≥ | 0/025 | 0/4≥ | 0/60-0/90 | 0/15-0/35 | 0/67-0/73 |