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详细说明:
弹簧钢主要是有好的弹性.又由于它是在动载荷环境条件下工作的.所以对制造弹簧的材质最主要的应有高的屈服强度,在承受重载荷时不引起塑性变形,应有高的疲劳强度.在载荷反复作用下具有长的使用寿命,并有足够的韧性和塑性.以防在冲击力作用下突然脆断.
弹簧在冲击.振动或长期交应力下使用.所以要求弹簧钢有高的抗拉强度.弹性极限.高的疲劳强度.在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性.不易脱碳.表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量WC在.%-.%范围内的优质碳素结构钢.合金弹簧钢主要是硅锰系钢种.它们的含碳量稍低.主要靠增加硅含量Wsi提高性能,另外还有硌.钨.钒的合金弹簧钢.近年来.结合我国资源.并根据汽车.拖拉机设计新技术的要求.研制出在硅锰钢基础上加入硼.铌.钼等元素的新钢种.延长了弹簧的使用寿命.提高了弹簧质量
性能要求
弹簧在冲击.振动或长期交应力下使用.所以要求弹簧钢有高的抗拉强度.弹性极限.高的疲劳强度.在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性.不易脱碳.表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量WC在.%-.%范围内的优质碳素结构钢.合金弹簧钢主要是硅锰系钢种.它们的含碳量稍低.主要靠增加硅含量Wsi提高性能,另外还有硌.钨.钒的合金弹簧钢.近年来.结合我国资源.并根据汽车.拖拉机设计新技术的要求.研制出在硅锰钢基础上加入硼.铌.钼等元素的新钢种.延长了弹簧的使用寿命.提高了弹簧质量.
生产工艺
一般弹簧钢可用电炉.平炉或氧气转炉生产,质量较好或具有特殊性能的优质弹簧钢.用电渣炉或真空炉炼制.弹簧钢中碳.锰.硅等主要元素的规定含量范围较窄.冶炼时必须严格控制化学成分.硅含量较高时容易形成气泡等缺陷.钢锭锻轧后冷却不当时易产生白点.因此.冶炼用的原材料必须干燥.尽量除去气体及夹杂物.而且要避免钢水过热.
弹簧钢在轧制加工中须特别注意脱碳和表面质量.钢材表面严重脱碳时.会显著降低钢的疲劳极限.对于高硅弹簧钢如SiMnA.应注意避免石墨化.因此.在热加工时停轧温度不应过低(≥℃),避免在石墨化较易形成的温度范围(-℃)内停留时间过长.
弹簧制成后经喷丸处理能使弹簧表层产生残余压应力.以抵销表层上的部分工作应力.抑制表层裂缝的形成.这可显著提高弹簧的疲劳极限.
. 热处理
弹簧钢要求较高的强度和疲劳极限.一般在淬火+中温回火的状态下使用.以获得较高的弹性极限.热处理工艺技术对弹簧内在质量有着至关重要的影响.因此.如何进一步提高弹簧疲劳寿命.需进一步研究.尤其是化学表面改性热处理.喷丸强化等都对弹簧疲劳寿命产生重要影响.为进一步强化气门弹簧的表面强度.增加压应力.提高疲劳寿命.气门弹簧成形后.要进一步经过渗氮.低温液体碳氮共渗或硫氮共渗处理.然后经喷丸强化.
气门弹簧提高强度的方法还可以选择喷丸.经生产实践表面气门弹簧喷丸可用两种丸粒.一种直径为.mm.其显微硬度为hv..另一种直径.mm.其显微硬度为hv..三次喷丸可达到较好的强化效果.又可使表面质量得到改善.
. 合金化
碳是钢中的主要强化元素.对弹簧钢的影响往往超过其他合金元素.根据使用要求.弹簧钢材料应是中高碳的合金钢.当今世界各国普遍采用的弹簧钢.含碳量绝大部分在.%-.%.
为了克服弹簧钢强度提高后韧性和塑性降低的难题.也有降低碳含量的趋势.我国对低碳马氏体弹簧钢进行了深入的研究.如mnsib.mnsib等.其碳含量在.%左右.实践表明.这些弹簧钢可以在低温回火的板条状马氏体组织下使用.有足够强度和优良的综合力学性能.尤其是塑性.韧性极好.日本研究开发的几种高强度弹簧钢.如uhs.vhs.nds.nds等.碳含量均在.%左右.
合金元素在弹簧钢中的主要作用是提高力学性能.改善工艺性能及赋予某些特殊性能(如耐高温.耐蚀)等.
很多弹簧钢以硅为主要合金元素.它是对弹减抗力影响最大的合金元素.这主要是由于硅具有强烈的固溶强化作用,同时.硅能抑制渗碳体在回火过程中的晶核形成和长大.改变回火时析出碳化物的数量.尺寸和形态.提高钢的回火稳定性.目前.国内钢材牌号中wsi为.%-.%.是现有标准中含硅最高的弹簧钢.但硅含量如果过高.将促进钢在轧制和热处理过程中的脱碳和石墨化倾向.并且使冶炼困难和易形成夹杂物.因此.过高硅含量弹簧钢的使用仍需慎重.
由于铬能够显著提高钢的淬透性.阻止si-cr钢球化退火时的石墨化倾向.减少脱碳层.因此是弹簧钢中的常用合金元素.以铬为主要强化元素的弹簧钢crv使用较广泛.
锰是提高淬透性最有效的合金元素.它溶入铁素体中有固溶性化作用.研究表明.wmn必须大于.%.以使淬火时弹簧钢心部完全较变为马氏体当wmn超过.%时.韧性明显下降.这在选择弹簧钢时应优先考虑的.
钼可以提高钢的淬透性.防止回火脆性.改善疲劳性能.现有标准中加钼的弹簧钢不多.加入量一般在.%以下.
钒是强碳化物形成元素.固态下所析出的细小弥散的mc型碳化物具有很强的沉淀强化效果.在crmnb钢中加入.%v.可显著提高钢的淬透性.还发现钒能有效降低simnb钢的脱碳敏感性.认为这与钒降低钢中有效固溶碳.防止晶粒长大和阻止晶界扩散并提高抗氧化性有关.
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