弹簧材料的性能

mm了解

1)高的强度：为进步弹簧抗疲惫损坏和抗松懈的才能，弹簧材料应具有高的屈从强度 与弹性极限 ，特别要有高的屈强比。在通常情况下，材料的弹性极限与屈从强度成正比，因而弹簧规划和制作者总是期望材料具有高的屈从强度．而弹簧材料的抗拉强度 和屈从强度 较挨近，如冷拔碳素钢丝的 约为 的90％左右：因为抗拉强度比屈从强度简单测得，在材料交货中提供的都是抗拉强度，故在规划制作时通常都用抗拉强度作为根据。但材料的抗拉强度并不是越高越好，强度过高会下降材料的塑性和耐性，添加脆性倾向。材料抗拉强度的凹凸与其化学成分、金相安排、热处理情况、冷加工(拉拔或轧制)程度及别的强化技能等要素有关。抗拉强度与疲惫强度也有必定的联系，当材料的 在1600MPa以下时，其疲惫强度随抗拉强度的增高而增高。大致上材料的疲惫强度与抗拉强度遵循的联系是：   (其间 为材料在对称循环下的疲惫强度)。
2)杰出的塑性和耐性：在弹簧制作过程中材料需饱尝不一样程度的加工变形，因而请求材料具有必定的塑性。例如形状杂乱的拉伸和改变弹簧的钩环及扭臂，当曲率半径很小时，在加工卷绕或冲压弯曲成形时，弹簧材料均不得呈现裂纹、折损等缺陷。一同弹簧在接受冲击载荷或变载荷时，材料应具有杰出的耐性，这样对进步弹簧的运用寿数会有很大的裨益。
3)优秀的外表状况和疲惫性能：弹簧作业时外表接受的应力最大，而疲惫损坏往往是从钢丝外表开端的，关于用在首要场合的弹簧如气门弹簧、阀门弹簧及悬架弹簧都请求有几百万次，几千万次乃至更长的循环寿数，这就对材料的疲惫性能提出了很高的请求。影响材料疲惫性能的要素很多，如材料的化学成分、硬度、钢材的纯真程度、外表质量和金相安排等，尤为首要的是材料的外表质量。材料的外表缺陷，如裂纹、折叠、鳞皮、锈蚀、凹坑、划痕和压痕等，都易使弹簧在作业过程中构成应力会集。其应力会集的部位常常是构成疲惫损坏的疲惫源。疲惫源还易在外表脱碳的部位首要发作，因而严厉操控脱碳层深度也是一个很首要的质量目标。为进步弹簧材料的外表质量，能够对材料外表进行磨光或抛光，在钢丝拉拔前选用剥皮技能剥除一层材料表皮，这样能够将大多数外表缺陷去掉。弹簧热处理时可选用操控氛围或真空热处理，防止外表脱碳和氧化。
4)严厉的尺度精度：很多弹簧对负荷精度有较高的请求，如气门弹簧的负荷误差不得大于规则负荷的5％—6％，以具有圆钢丝的拉、压弹簧为例，假如钢丝直径误差为1％，负荷就会产生4％左右的误差。由此可见，严厉的尺度精度对确保弹簧的质量也是十分首要的。
5)好的均匀性：对材料的均匀性请求是指对材料的化学成分、力学性能、尺度误差等各项目标请求均匀和安稳一致。假如材料各方面性能不一致，会给弹簧出产带来很大的艰难，构成商品几许尺度、硬度、负荷等参数的离散性，严峻的不均匀性乃至会构成废品。

为了满意上述性能请求，弹簧钢有必要具有优秀的冶金质量，包含严厉操控的化学成分、高的纯真度、低的杂质含量、低的非金属夹杂物含量，并操控其形状、粒度和散布。此外还请求钢质的均匀性和安稳性。弹簧钢还应具有杰出的外表质量(包含外表脱碳)和高精度的外形和尺度。

现在首要选用电炉或转炉出产弹簧钢，其特点是功率大、容量大，在确保钢的质量一同具有经济性，用作通常机械用弹簧材料。关于高运用性能弹簧的材料，现在，广泛选用钢包精粹、真空脱气等炉外精粹技能，如钢包吹氩、钢包精粹炉(LF)、真空处理(RH)等，以严厉操控化学成分、下降气体和各种非金属夹杂物含量等。并且还选用非金属夹杂物操控技能，操控非金属夹杂物的形状、粒度和散布，如喂人钙丝、喷吹钙粉等使非金属夹杂物中含有CaO，并操控其粒度；在炼钢过程中经过调整脱氧剂和炉渣成分来改变非金属夹杂物的成分，使其在热轧时简单塑性变形。运用RH脱气技能，可使氧含量大大下降，然后显着进步疲惫寿数。

在弹簧钢出产中已广泛选用连铸。与模铸比较，选用连铸可经过电磁拌和、低温锻造等技能减小钢的偏析，进步钢质的均匀性；减少二次氧化，改善钢的外表脱碳；使钢的安排和性能安稳、均匀；进步收得率和出产功率；与炉外精粹技能相配合下降氧含量和有效地操控钢的化学成分。

在对弹簧钢材的尺度误差、截面形状、外表质量(包含外表脱碳层深度)和沿钢材长度显微安排均匀性的请求不断进步的情况下，国外广泛选用了纵列式全接连轧机，并不断改进以完成高速、无扭、无张力轧制。为了确保钢材尺度精度选用短应力线或预应力轧机。
(2)合金元素在弹簧资猜中的效果  弹簧材料的化学元素首要以铁、碳为主，为确保弹簧能满意不一样条件下作业的需求，则在碳素弹簧钢的基础上添加了必定量的合金元素，然后使材料具有碳素弹簧钢所没有的优秀性能，如高的弹性极限、杰出的淬透性和耐腐蚀性等。各种合金元素在弹簧资猜中的效果如下：
碳(C)是钢中首要的化学元素，弹簧钢的 ／(C)规模是0．3％~1．2％，其间碳素弹簧钢的 ／(C)在0．60％~0．90％之间，合金弹簧钢的 ／(C)在0．46％~0．75％之间。含碳量越高，钢的硬度和强度越高，但塑性下降，脆性添加。
锰(Mn)在弹簧钢中通常参加量为1％左右。其长处是淬透性好、强度较高、脱碳倾向较小，缺陷是有过热敏理性和回火脆性倾向，淬火时开裂倾向亦较大。
硅(Si)在碳素钢中的 (Si)通常不超过0．37％，它是作为锻炼过程中的脱氧剂而加钢中的。含硅的合金弹簧钢其 (Si)在0．70％~2．80％之间。因为硅能溶人铁素体中，入使铁素体显着强化，然后进步了钢的强度和屈强比，硅还能进步钢的淬透性和回火安稳性。但弹簧钢中含硅量不能过高，否则会构成钢的晶粒粗化，添加石墨化倾向。
铬(Cr)能进步淬透性、细化晶粒，是制作高疲惫性能弹簧所用合金钢中的首要元素之一，当 (Cr)达到13％以上时，具有极好的防腐蚀才能，是制作弹簧所用不锈钢中的首要添加元素。但铬能导致回火脆性，回火后均需快冷，以防止回火脆性的产生。
镍(Ni)是中国资本较少的元素，通常弹簧钢中很少运用，它是奥氏体不锈钢中的首要成分之一。镍首要用于构成安稳奥氏体安排，铬镍奥氏体的安排安稳，高温下长期运用也不会脆化。
钒(V)是强碳化物元素，和碳能结合成熔点很高的碳化钒，合金弹簧钢中参加少数的钒，则细化晶粒的效果就已十分显着，如50CrVA的  (V)仅为0．1％—0．2％。弹簧钢中参加了钒细化了晶粒、下降了过热敏理性、进步了钢的静强度和疲惫强度。
钨(w)首要效果是进步钢的淬透性耐热性能，使弹簧在较高温度下仍能坚持高的强度和弹性，钨还能细化晶粒，如常用的弹簧材料65Si2MnWA，其淬透性、耐热性能都优于50CrVA。
硼(B)能大大进步弹簧淬透性，参加极微量的硼(质量分数为十万分之几)，效果就极为显着。在硅锰弹簧钢的基础上参加微量的硼今后淬透性显着进步，在某些耐高温的合金弹簧资猜中参加硼，能添加材料的持久强度。
铝(A1)、钛(Ti)、铌(Nb)首要添加在弹簧用不锈钢或别的特别用处的弹簧资猜中，首要意图是进步材料的耐腐蚀性能或与镍、钼等构成沉积硬化相，起到沉积强化效果。
钴(Co)是恒弹性材料，钴在3J21、3J32中作为首要添加元素，能使弹簧材料取得高的弹性极限，并且弹性模量温度系数也很小。但钻是宝贵合金元素，除非必要，通常不轻易运用。
铜(Cu)常作为铜合金中的基体元素，与别的添加的元素构成铜合金弹性材料。如与锡(Sn)、磷(P)、构成锡磷青铜，与硅、锰构成硅青铜，与铝构成铝青铜，与铍(Be) 构成铍青铜等。以铜镍为主的蒙乃尔弹性合金有极好的耐腐蚀性能。
铍(Be)首要是加人铜中构成铍青铜。铍青铜有优秀的弹性性能。但铍有毒，且价格也很贵。
上述各种合金元素能够独自添加，也能够几种元素一同添加，几种元素一同添加所起的效果要远大于每种元素独自添加所起效果的叠加，所以现在新研发的弹簧钢，在合金元素方面，都倾向于选用少数多元的方法。
钢中除了以上这些有利元素外，还不可防止地存在一些有害的杂质。如硫(S)、磷(P)等。这些杂质会下降钢的塑性和耐性，添加脆性，构成的夹杂物严峻地下降弹簧的寿数，所以请求这两种有害元素在钢中的含量越少越好。

         文章源自：江门弹簧制造厂           www.jmznth.com