Spiralfjær
Spiralfjær av stål.
Spiralfjær
Av .
Lisens: Creative Commons CC0
Bladfjær
Bladfjær på gammelt tysk lokomotiv.
Bladfjær
Av .

Fjærstål er en samlebetegnelse for ståltyper som det er vanlig å benytte til framstilling av ulike typer fjærer som spiralfjærer og bladfjærer. Stål er det mest anvendte materialet for produksjon av fjærer.

En fjær skal tåle stor elastisk deformasjon slik at den ikke mister formen når den avlastes. For å oppnå dette, bruker man stål med høy flytespenning. Dette kan enten oppnås ved martensittherding og anløpning eller ved kraftig kalddeformasjon (trådtrekking, platevalsing). Fjærstål med flytespenninger godt over 1500 MPa er ikke uvanlig. Generelt sett øker flytespenningen med karboninnholdet. For å sikre at fjæren tåler en overbelastning uten å gå til brudd, bør stålet ha en bruddforlengelse på minst 5–8 prosent. Fjærer blir utsatt for utmatting, og for å ha høy utmattingsmotstand, må overflaten være fri for riper og ikke være myk på grunn av avkulling.

Fjærstål som skal herdes og anløpes, blir formet i varmvalset eller glødet tilstand før herdingen utføres.

Noen eksempler

Her følger noen eksempler på fjærstål:

  • Karbonstål med 0,5–0,9 % karbon, 0,1–0,4 % silisium og 0,5–0,8 % mangan. Både silisium og mangan virker deoksiderende. Mangan øker dessuten herdbarheten og reduserer avkulling under gløding (austenittisering).
  • Silisium–mangan-legerte fjærstål med 0,5–0,7 % karbon, 1,5–2,2 % silisium og 0,6–1,0 % mangan. Silisium brukes i fjærstål fordi det øker stålets fleksibilitet, det vil si evnen til å bli bøyd uten å brekke. Både silisium og mangan løses i martensitt-gitteret og øker derved martensittens flytespenning gjennom fast løsningsherding. Begge elementene øker også stålets herdbarhet. Silisium øker dessuten stålets korrosjonsmotstand og i tillegg dets varmebestandighet fordi det øker motstanden mot høytemperatur-oksidasjon.
  • Krom-legerte fjærstål med ca. 0,6–0,7 % karbon, 0,2–0,4 % silisium, 0,8–1,0 % mangan og 0,7–0.9 % krom. Krom øker herdbarheten, og når det blir anløpt, danner det karbidpartikler som øker fjærens hardhet.
  • Krom-vanadium-legerte fjærstål med 0,5–0,6 % karbon, maksimalt 0,4 % silisium og 1,1 % mangan, 0,9–1,2 % krom og 0,1–0,2 % vanadium. Vanadium virker kornforfinende fordi vanadium inngår i karbidpartikler som ikke løses opp under austenittiseringen som gjøres i forbindelse med herdingen. I tillegg danner vanadium karbidpartikler som øker hardheten under anløpning. Disse stålene kan også inneholde 0,2–0,3 % molybden som øker styrken ytterligere.
  • Silisium-mangan-krom-molybden-legerte fjærstål.
  • Kaldtrukket pianotråd inneholder 0,7–1,0 % karbon, 0,1–0,3 % silisium og 0,2–0,6 % mangan og benyttes bare til spiralfjærer som kaldspinnes. Etter spinningen avspenningsglødes fjæren i 15–30 minutter ved 200–290 °C. Denne glødingen medfører en liten hardhetsøkning (trolig på grunn av diffusjon av interstitielt løste atomer til dislokasjoner som dermed låses). Pianotråd er det seigeste og mest brukte fjærmaterialet for små fjærer. Den har en høyere strekkfasthet og tåler høyere spenninger under repetert belastning enn det andre fjærmaterialer gjør.

Rustfrie stål benyttes også til produksjon av fjærer, for eksempel:

  • Kaldtrukket tråd av austenittisk «18Cr/8Ni»-stål med og uten 2–2,5 % molybden. Høy flytespenning oppnås fordi austenittiske stål arbeidsherder kraftig under kalddeformasjon.
  • Superdupleks (ferrittisk-austenittisk) rustfritt stål med maksimalt 0,03 % karbon, 24–26 % krom, 6–8 % nikkel, 3,0–4,5 % molybden og 0,24–0,35 % nitrogen. Dette fjærstålet leveres i form av tråd og flate bånd og har høy motstand mot en rekke korrosjonsformer (nitrogen bidrar til motstand mot gropkorrosjon i tillegg til økt styrke). Typiske anvendelser er innen olje-, gass- og maritim virksomhet.
  • Presipitatherdet (utfellingsherdet) ferrittisk rustfritt stål med maksimalt 0,09 % karbon, maksimalt 1 % silisium, 16–18 % krom og 0,75–1,50 % aluminium er et varme- og korrosjons-bestandig stål som i form av tråd benyttes til ventilfjærer i forbrenningsmotorer. Det relativt høye silisiuminnholdet gir økt motstand mot høytemperatur-oksidasjon.

Andre anvendelser

Samuraisverd
Samuraisverd.
Samuraisverd
Av .

Fjærstål brukes også til andre produkter enn fjærer, for eksempel benyttes silisium-mangan-stål i blant annet kniver (som machetekniver), sverd (blant annet samuraisverd), militære våpen, brokonstruksjoner, verktøy i verktøymaskiner, hageredskaper som grensakser og plenklipperkniver, og i deler i fly.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg