彈簧材料(liào)的發展

随着彈(dàn)簧應用技術(shù)的發展，對彈(dàn)簧材料提出(chu)了多的要求(qiu)♊。主要是在高(gāo)應力下的提(ti)高疲勞壽命(ming)和抗🌐松弛性(xìng)能方面；其次(ci)💰是根🚶據不同(tong)的用途，要求(qiú)具有耐蝕性(xìng)、非磁性、導電(diàn)性❄️、性、耐熱🔞性(xing)等方面。為此(cǐ)，彈簧材料除(chu)了新品種外(wai)，另從嚴格控(kong)制化學成分(fen)，降低非金屬(shu)夾雜，提高表(biao)面質量和尺(chi)寸精度等方(fāng)面取得了有(you)益的成效。

（1）彈(dàn)簧鋼生産工(gōng)藝的發展  為(wei)了提高彈簧(huang)鋼的質量，工(gong)業發達🌈已普(pǔ)通采用爐外(wai)精煉技術、連(lián)鑄工藝、新型(xing)軋制和在線(xian)自動檢測及(jí)控制設備等(deng)。

為了鋼的化(huà)學成分，降低(dī)氣體和各種(zhong)非金屬加夾(jiá)物的含量，采(cai)用大容量電(diàn)爐或轉爐熔(rong)煉，采用爐外(wai)鋼包精煉，使(shi)氧含量（質量(liang)分數）降至（0.0021~0.0010）%，生(sheng)産出超純淨(jìng)鋼，從而提高(gāo)了彈簧的設(she)計和工作應(ying)力。

連鑄生産(chǎn)工藝在彈簧(huáng)鋼生産中已(yi)被廣泛采用(yòng)。連鑄🐪可通過(guò)電磁攪拌、低(di)溫鑄造等技(jì)術減小鋼的(de)偏析，減小二(èr)次氧化，表面(mian)脫碳，使組織(zhi)和性能穩定(dìng)、均勻。

采用分(fen)列式全連續(xu)軋機，可提高(gao)尺寸精度，表(biǎo)面質量，同時(shí)也可使鋼材(cái)沿長度顯微(wei)組織均勻。在(zai)軋制過程🤟中(zhōng)為了産品的(de)表面質量采(cai)用在線自動(dòng)檢測🔞和控制(zhi)。為了适合變(biàn)截面彈簧🐪扁(bian)鋼生産而了(le)奧氏體軋制(zhì)成形新工藝(yì)，即先将鋼加(jia)熱到奧👌氏體(ti)區再急冷至(zhì)亞穩奧氏體(tǐ)區進行塑性(xìng)加工并淬火(huǒ)處理。這種工(gong)藝可使🏃‍♂️鋼在(zai)不降低塑性(xing)的同時提。此(cǐ)外還👅有通過(guò)軋後在線熱(rè)處理和表面(miàn)硬化處理來(lai)提高彈簧鋼(gāng)的性能等。

（2）合(he)金鋼的發展(zhǎn)  合金元素的(de)主要作用是(shi)提高力學性(xìng)能，工藝性能(neng)及賦予某種(zhong)性能。氣門彈(dan)簧和懸架彈(dan)簧已廣泛應(yīng)用SiCr鋼。Si是抗應(yīng)力松弛的合(he)金元素，在SiCr鋼(gang)中添加V、Mo形成(cheng)SiCrV和SiCrMo鋼，可以提(ti)高疲勞壽命(ming)和抗松弛性(xìng)能。同時SiCr拉拔(ba)鋼絲，其在高(gāo)溫下工作時(shi)㊙️的抗松弛性(xìng)能，比琴鋼⭐絲(si)和重要用途(tú)碳素彈簧鋼(gang)絲要好。随着(zhe)發動機高☀️速(su)小型化，抗顫(chàn)振性能好、質(zhì)量輕、彈性✍️模(mó)量小的Ti合金(jīn)了較為廣泛(fan)的應用，其強(qiáng)度可達2000 MPa。

（3）低碳(tan)奧氏體鋼的(de)發展  低碳奧(ao)氏體鋼38SiMnB是我(wo)國自主的一(yi)種新型的彈(dàn)簧鋼，在此基(jī)礎上的38SiMnVBE具優(yōu)越性，具有高(gao)強韌性、高淬(cuì)透性、高🌈應用(yòng)性和比。在進(jìn)行   晶粒控制(zhi)軋制後，其🏃‍♀️抗(kàng)拉強度 =（2030~2140）MPa，屈服(fú)強度 =（900~2010）MPa，伸長率(lü) =（12~15）%，面縮率🔆 =（48~55）%。為少(shǎo)片變截面闆(pan)彈簧提供了(le)的材料。

（4）不鏽(xiu)鋼的發展  我(wǒ)國是生産不(bú)鏽鋼的大國(guó)，随着不鏽㊙️鋼(gāng)的🌍生産發展(zhǎn)，自然也了不(bú)少品種，目前(qian)已達50多🤩種，，基(jī)本滿足了國(guó)内生産發展(zhǎn)的需要，對當(dāng)前的一些新(xin)品種作簡要(yào)說明。

1）奧氏體(tǐ)不鏽鋼體系(xì)的初步形成(cheng)。為了碳元素(su)造成⛹🏻‍♀️的不鏽(xiù)☀️鋼晶界腐蝕(shi)疲勞，出低碳(tan)奧氏體不鏽(xiu)鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提(tí)高🌈其性能可(kě)加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素(su)。

2）含氮不鏽鋼(gāng)的發展。 在不(bú)鏽鋼中以氮(dàn)代碳取得了(le)成果。在奧氏(shi)體不鏽鋼中(zhōng)N和C有許多共(gòng)同特性。N穩定(ding)奧氏體的🎯作(zuo)用比Ni大，與C相(xiàng)當。N與Mn結合能(neng)取代比較貴(gui)✌️的Ni。

在奧氏體(ti)中N也是的固(gu)溶元素之一(yī)。N與Cr的親和力(lì)要比C與Cr的親(qin)和力小，奧氏(shì)體鋼很少見(jiàn)到Cr2N的析出。因(yin)此N能在不降(jiang)低耐蝕性能(neng)的👈基礎上，提(ti)高不鏽鋼強(qiáng)度。

3）   鐵素體不(bu)鏽鋼的發展(zhǎn)。 鐵素體不鏽(xiù)鋼具有良好(hao)的💛腐💘蝕性能(neng)和👌   性能，其抗(kang)應力腐蝕性(xìng)能優于奧氏(shì)體不鏽鋼。價(jia)格比奧氏體(ti)不鏽鋼便宜(yí)。但存在可焊(han)性差、脆性傾(qing)向比較大的(de)🥰缺點，生産和(hé)使用受到限(xiàn)制。通過降低(di)♍鋼中的碳和(he)氮的含量，添(tiān)加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定化(huà)元素，添加Cu、AI、V等(děng)焊縫金屬韌(ren)化元素三種(zhong)途徑，可以鐵(tie)素體鋼的可(ke)焊性和脆性(xìng)。

4）奧氏體鋼的(de)發展。 奧氏體(ti)鋼指Cr、Mo、N含量顯(xian)着高于常規(gui)不鏽鋼的奧(ao)氏體鋼。其中(zhōng)比較着名的(de)是含6% Mo的鋼（245S Mo）。這(zhè)💋類鋼💋具有非(fēi)常🧡好的耐局(ju)部腐蝕性能(neng)，在海水、充氣(qì)✂️、存在縫隙、低(dī)速沖刷條件(jiàn)下，有良好的(de)抗點蝕性能(neng)（PI 40）和較好的抗(kàng)應力腐蝕性(xìng)能，是Ni基合金(jīn)和钛合金的(de)✔️代用材料。

5）超(chāo)馬氏體不鏽(xiù)鋼的發展。 傳(chuan)統的馬氏體(ti)不鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺(que)乏足夠的延(yán)展性，在冷頂(ding)鍛變形過程(chéng)中對應力😘敏(mǐn)感，冷加工成(chéng)形比較困難(nán)。加之鋼的可(kě)焊性比較差(cha)，使用範圍受(shòu)🥵到限制。為克(kè)服馬氏體鋼(gāng)的上述不足(zú)，近來已找到(dao)一種途徑，就(jiù)是通過降低(di)☁️鋼的C、Ti含量，增(zēng)加Ni含量，一個(ge)新系列合金(jin)鋼——超馬氏體(ti)鋼。這類鋼抗(kang)拉，延展性好(hǎo)，焊接性能也(yě)，因此超馬氏(shì)體鋼又稱為(wéi)軟馬氏體鋼(gāng)或可焊接馬(mǎ)氏體鋼。

（5）彈簧(huang)鋼絲的發展(zhan)  彈簧鋼絲經(jīng)過100的發展，工(gong)藝技術💰經曆(lì)了由鉛淬火(huo)到油淬火，現(xian)又發展到感(gǎn)應加熱淬火(huo)。再加上工藝(yì)技術裝備和(he)完善，品種質(zhì)量不斷新。近(jìn)來🧡的閥門用(yòng)彈簧鋼絲感(gan)應加熱淬火(huǒ)和回火處理(lǐ)工藝，試驗證(zheng)明，由于感應(ying)加熱時間✉️短(duan)，淬火組㊙️織細(xì)小，鋼絲表面(miàn)幾乎沒有脫(tuo)碳層，所以其(qí)塑性、韌㊙️性、抗(kàng)松弛性、斷🥵裂(lie)韌性、延遲斷(duàn)裂抗力、疲勞(lao)壽命等都比(bǐ)油淬火回火(huo)鋼絲有較大(da)提高。

另一種(zhong)研究取得成(cheng)效的   晶粒形(xing)變熱處理鋼(gāng)絲已能實地(di)應用，   晶粒形(xíng)變熱處理是(shi)組織   化與形(xíng)變熱處理相(xiang)結🔆合的一種(zhong)複合強韌化(hua)工藝。它既可(kě)提高鋼絲的(de)力學性能，同(tóng)時又能鋼絲(sī)的表面質量(liàng)。材料♈表面質(zhì)量對疲勞性(xìng)✨能影響很大(da)。為了表面質(zhì)量，對有要求(qiu)的材料采用(yòng)剝皮🔞工藝，将(jiāng)表層去掉0.1mm。對(dui)0.5mm的缺❌陷采用(yòng)渦流探傷。對(dui)拔絲過程表(biao)面産生的凹(ao)凸不平，可用(yòng)電解研磨，使(shǐ)表面粗糙度(du)降到 =（6.5~3.4） m。

（6）不鏽鋼(gāng)絲的發展  近(jin)年來不鏽彈(dàn)簧鋼絲生産(chǎn)發展較🤩快⁉️。國(guó)🔴内🚶需求量增(zeng)大的品種主(zhǔ)要為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的鋼(gang)絲生産工藝(yì)流程特點是(shì)盤條先剝皮(pi)處理，去除熱(rè)加工🈲在表面(mian)造成的缺陷(xian)，除次固溶處(chu)理後要進行(hang)酸洗外，整🎯個(gè)冷加工過程(chéng)均保持光亮(liàng)表面。

随着工(gōng)藝的發展，不(bu)繡鋼絲生産(chǎn)流程進一步(bù)簡化，将㊙️部分(fen)原屬金屬制(zhì)品行業質量(liang)控制簡化，轉(zhuan)換為對盤條(tiao)質量的要求(qiú)。在粗拉絲機(ji)後，應用清潔(jié)球擦拭和水(shui)中清洗，去除(chú)表面塗層和(hé)殘餘潤滑膜(mo)。在光亮熱處(chù)理前配備電(diàn)解酸洗、堿中(zhong)和、水沖洗和(he)烘幹☂️裝置，   去(qù)除鋼絲表面(mian)油污，表面質(zhì)量。

（7）形狀記憶(yì)合金的  目前(qian)在彈簧方面(mian)有應用前途(tu)的單向✌️形狀(zhuang)🤟記憶合金，以(yi)50Ti和50Ni性能。形狀(zhuàng)記憶合金制(zhì)成的彈簧，受(shou)溫度🏃‍♂️的作📐用(yòng)可伸縮。主要(yào)用于恒溫、恒(heng)載🛀荷、恒變形(xíng)量的控制系(xi)統中。由于是(shì)靠彈簧伸縮(suo)推動執行機(jī)構，所以彈簧(huang)的工作應力(lì)變化較大。

（8）陶(táo)瓷的應用  陶(tao)瓷的彈性模(mo)量高，斷裂強(qiáng)度低，适用💜于(yu)變形不大的(de)地方。目前正(zheng)在的有耐熱(rè)、、絕緣性好的(de)陶瓷，應用的(de)有超塑性鋅(xin)合金（SPZ），在常溫(wen)下具有高的(de)強度。另外，還(hai)有的氮化矽(xi)，能，可達1000℃。但♻️陶(tao)瓷彈簧不适(shì)用于在沖擊(ji)載荷下工作(zuo)。

（9）纖維增強塑(sù)料在彈簧中(zhōng)應用  玻璃纖(xiān)維增強塑料(liao)（GFRP）闆簧在英、美(měi)和日本等國(guo)已廣泛應用(yòng)，除用于橫置(zhi)懸架外，還可(kě)用👅于輕型車(chē)輛，如賽車的(de)縱置懸架。目(mù)前又研🧡制成(cheng)功了碳素纖(xian)維增強塑料(liao)（GFRP）懸架彈簧，比(bǐ)金屬闆簧要(yao)輕20%。