彈簧(huang)材料(liao)的發(fa)展

随(sui)着彈(dan)簧應(ying)用技(ji)術的(de)發展(zhan)，對彈(dan)簧材(cai)料提(ti)出了(le)多的(de)要求(qiu)。主要(yao)是在(zai)高應(ying)力下(xia)的提(ti)高疲(pi)勞壽(shou)命和(he)抗⁉️松(song)弛性(xing)能方(fang)面；其(qi)次📧是(shi)根據(ju)不同(tong)的用(yong)途，要(yao)求具(ju)有耐(nai)蝕性(xing)、非磁(ci)性🈲、導(dao)電性(xing)✉️、性、耐(nai)熱性(xing)等方(fang)面。為(wei)此，彈(dan)簧材(cai)料除(chu)了新(xin)品種(zhong)外，另(ling)從嚴(yan)格💘控(kong)制化(hua)學💰成(cheng)分，降(jiang)低👅非(fei)金屬(shu)夾雜(za)♋，提高(gao)表面(mian)質量(liang)和尺(chi)寸精(jing)度等(deng)方面(mian)取得(de)了有(you)益的(de)成效(xiao)。

（1）彈簧(huang)鋼生(sheng)産工(gong)藝的(de)發展(zhan)  為了(le)提高(gao)彈簧(huang)鋼的(de)質量(liang)，工業(ye)發達(da)已🌈普(pu)通采(cai)用爐(lu)外精(jing)煉技(ji)術、連(lian)鑄工(gong)藝、新(xin)型軋(zha)🌏制和(he)在線(xian)自動(dong)檢測(ce)💃🏻及控(kong)制設(she)備等(deng)。

為了(le)鋼的(de)化學(xue)成分(fen)，降低(di)氣體(ti)和各(ge)種非(fei)金屬(shu)加夾(jia)物的(de)🈲含量(liang)，采用(yong)大容(rong)量電(dian)爐或(huo)轉爐(lu)熔煉(lian)，采用(yong)爐外(wai)鋼包(bao)精煉(lian)，使氧(yang)含量(liang)（質量(liang)🏃‍♂️分數(shu)）降至(zhi)（0.0021~0.0010）%，生産(chan)出超(chao)純淨(jing)♋鋼，從(cong)而提(ti)高了(le)彈簧(huang)的設(she)計和(he)工作(zuo)應力(li)。

連鑄(zhu)生産(chan)工藝(yi)在彈(dan)簧鋼(gang)生産(chan)中已(yi)被廣(guang)泛采(cai)用。連(lian)🍓鑄可(ke)通過(guo)電磁(ci)攪拌(ban)、低溫(wen)鑄造(zao)等技(ji)術減(jian)小鋼(gang)的偏(pian)析，減(jian)㊙️小二(er)次氧(yang)化，表(biao)面脫(tuo)碳，使(shi)組織(zhi)和性(xing)能穩(wen)定、均(jun)勻。

采(cai)用分(fen)列式(shi)全連(lian)續軋(zha)機，可(ke)提高(gao)尺寸(cun)精度(du)，表面(mian)質量(liang)☔，同✉️時(shi)也☎️可(ke)使鋼(gang)材沿(yan)長度(du)顯微(wei)組織(zhi)均勻(yun)。在軋(zha)制🈲過(guo)程中(zhong)為了(le)産品(pin)的表(biao)面♋質(zhi)量采(cai)用在(zai)線自(zi)動檢(jian)測和(he)控制(zhi)。為了(le)适合(he)變截(jie)🛀面彈(dan)簧扁(bian)鋼生(sheng)産而(er)了奧(ao)氏體(ti)軋制(zhi)成形(xing)新工(gong)藝，即(ji)先将(jiang)鋼🛀加(jia)熱到(dao)奧💰氏(shi)體區(qu)再急(ji)冷至(zhi)亞穩(wen)奧氏(shi)體區(qu)進行(hang)塑性(xing)加工(gong)☔并淬(cui)火處(chu)理☔。這(zhe)種工(gong)藝可(ke)使鋼(gang)在不(bu)降低(di)塑性(xing)的同(tong)時提(ti)。此外(wai)還有(you)通過(guo)軋後(hou)在線(xian)熱處(chu)理和(he)表面(mian)硬化(hua)處理(li)來提(ti)高彈(dan)簧鋼(gang)的性(xing)能等(deng)。

（2）合金(jin)鋼的(de)發展(zhan)  合金(jin)元素(su)的主(zhu)要作(zuo)用是(shi)提高(gao)力學(xue)🆚性能(neng)，工藝(yi)性能(neng)及賦(fu)予某(mou)種性(xing)能。氣(qi)門彈(dan)簧和(he)懸架(jia)彈簧(huang)已廣(guang)泛應(ying)用SiCr鋼(gang)🈚。Si是抗(kang)應力(li)松弛(chi)的合(he)金元(yuan)素，在(zai)😄SiCr鋼中(zhong)添加(jia)V、Mo形成(cheng)SiCrV和SiCrMo鋼(gang)，可以(yi)提高(gao)疲勞(lao)壽命(ming)和抗(kang)松弛(chi)性能(neng)。同時(shi)☔SiCr拉拔(ba)鋼絲(si)，其在(zai)高溫(wen)下工(gong)作時(shi)的抗(kang)松弛(chi)😄性能(neng)，比琴(qin)鋼絲(si)和重(zhong)要用(yong)途碳(tan)素彈(dan)簧鋼(gang)絲要(yao)好。随(sui)着發(fa)動機(ji)高🔞速(su)小型(xing)化，抗(kang)顫振(zhen)性能(neng)好、質(zhi)量輕(qing)⛱️、彈性(xing)模量(liang)小的(de)Ti合金(jin)了🐆較(jiao)為廣(guang)泛的(de)應用(yong)，其強(qiang)度可(ke)達2000 MPa。

（3）低(di)碳奧(ao)氏體(ti)鋼的(de)發展(zhan)  低碳(tan)奧氏(shi)體鋼(gang)38SiMnB是我(wo)國自(zi)主的(de)一種(zhong)新型(xing)的彈(dan)簧鋼(gang)，在此(ci)基礎(chu)上的(de)38SiMnVBE具優(you)越性(xing)，具有(you)高強(qiang)韌性(xing)、高淬(cui)透性(xing)、高應(ying)用性(xing)和比(bi)。在進(jin)行   晶(jing)粒控(kong)制軋(zha)⛹🏻‍♀️制後(hou)，其抗(kang)拉強(qiang)度 =（2030~2140）MPa，屈(qu)服強(qiang)度 =（900~2010）MPa，伸(shen)長率(lü) =（12~15）%，面縮(suo)率 =（48~55）%。為(wei)少片(pian)變截(jie)面闆(pan)彈簧(huang)提供(gong)了的(de)材料(liao)。

（4）不鏽(xiu)鋼的(de)發展(zhan)  我國(guo)是生(sheng)産不(bu)鏽鋼(gang)的大(da)國，随(sui)着不(bu)☎️鏽鋼(gang)的生(sheng)産發(fa)展，自(zi)然也(ye)了不(bu)少品(pin)種，目(mu)前已(yi)達50多(duo)種，，基(ji)本滿(man)足了(le)國内(nei)☎️生産(chan)發展(zhan)的需(xu)要，對(dui)當前(qian)的一(yi)些新(xin)品種(zhong)作簡(jian)🙇🏻要說(shuo)明。

1）奧(ao)氏體(ti)不鏽(xiu)鋼體(ti)系的(de)初步(bu)形成(cheng)。為了(le)碳元(yuan)素造(zao)成的(de)不鏽(xiu)鋼♋晶(jing)🐉界腐(fu)蝕疲(pi)勞，出(chu)低碳(tan)奧氏(shi)體不(bu)鏽鋼(gang)0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為(wei)了提(ti)高❌其(qi)性⭐能(neng)可加(jia)Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等(deng)元素(su)。

2）含氮(dan)不鏽(xiu)鋼的(de)發展(zhan)。 在不(bu)鏽鋼(gang)中以(yi)氮代(dai)碳取(qu)得了(le)成🎯果(guo)。在奧(ao)氏⚽體(ti)不鏽(xiu)鋼中(zhong)N和C有(you)許多(duo)共同(tong)特性(xing)。N穩定(ding)奧氏(shi)⭕體的(de)作用(yong)比Ni大(da)，與C相(xiang)當。N與(yu)Mn結合(he)能取(qu)代比(bi)較貴(gui)的Ni。

在(zai)奧氏(shi)體中(zhong)N也是(shi)的固(gu)溶元(yuan)素之(zhi)一。N與(yu)Cr的親(qin)和力(li)要比(bi)C與🈲Cr的(de)親和(he)力小(xiao)，奧氏(shi)體鋼(gang)很少(shao)見到(dao)Cr2N的析(xi)出。因(yin)此N能(neng)在不(bu)降低(di)耐蝕(shi)性💞能(neng)的❌基(ji)礎上(shang)，提高(gao)不鏽(xiu)鋼強(qiang)度。

3）   鐵(tie)素體(ti)不鏽(xiu)鋼的(de)發展(zhan)。 鐵素(su)體不(bu)鏽鋼(gang)具有(you)良好(hao)的腐(fu)蝕💋性(xing)能和(he)✍️   性能(neng)，其抗(kang)應力(li)腐蝕(shi)性能(neng)優于(yu)奧氏(shi)體不(bu)鏽鋼(gang)。價格(ge)比✉️奧(ao)氏體(ti)不鏽(xiu)鋼便(bian)宜。但(dan)存在(zai)可焊(han)性差(cha)、脆性(xing)🔞傾向(xiang)比較(jiao)大的(de)缺點(dian)，生産(chan)和使(shi)用受(shou)到限(xian)制。通(tong)過降(jiang)低鋼(gang)中的(de)碳和(he)氮的(de)含量(liang)，添加(jia)Ti、Nb、Zr、Ta等穩(wen)定化(hua)元素(su)，添加(jia)Cu、AI、V等焊(han)縫金(jin)屬韌(ren)化元(yuan)素三(san)種途(tu)徑，可(ke)以鐵(tie)素🤞體(ti)鋼的(de)可焊(han)❗性✏️和(he)脆性(xing)。

4）奧氏(shi)體鋼(gang)的發(fa)展。 奧(ao)氏體(ti)鋼指(zhi)Cr、Mo、N含量(liang)顯着(zhe)高于(yu)常規(gui)💋不鏽(xiu)鋼的(de)奧氏(shi)體鋼(gang)。其中(zhong)比較(jiao)着名(ming)的是(shi)含6% Mo的(de)鋼（245S Mo）。這(zhe)類鋼(gang)具有(you)非常(chang)好的(de)耐局(ju)👣部腐(fu)蝕性(xing)能，在(zai)海水(shui)、充氣(qi)、存在(zai)縫隙(xi)、低速(su)沖刷(shua)條件(jian)下，有(you)良好(hao)的抗(kang)點蝕(shi)性能(neng)（PI 40）和較(jiao)好的(de)抗應(ying)力腐(fu)蝕性(xing)能，是(shi)Ni基合(he)金和(he)✌️钛合(he)金的(de)代用(yong)材料(liao)。

5）超馬(ma)氏體(ti)不鏽(xiu)鋼的(de)發展(zhan)。 傳統(tong)的馬(ma)氏體(ti)不鏽(xiu)鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和(he)1Cr17Ni2缺乏(fa)足夠(gou)的延(yan)展性(xing)，在冷(leng)頂鍛(duan)變形(xing)過程(cheng)中對(dui)應力(li)敏感(gan)，冷加(jia)⭐工成(cheng)形比(bi)較困(kun)☁️難。加(jia)之鋼(gang)的可(ke)焊性(xing)比較(jiao)差，使(shi)用✏️範(fan)圍受(shou)到限(xian)制。為(wei)克服(fu)馬氏(shi)體鋼(gang)的上(shang)述不(bu)足，近(jin)來已(yi)找到(dao)一種(zhong)途徑(jing)，就是(shi)🌈通過(guo)降低(di)鋼的(de)C、Ti含量(liang)，增加(jia)Ni含量(liang)，一☎️個(ge)新系(xi)列合(he)金鋼(gang)——超馬(ma)氏🛀體(ti)鋼。這(zhe)類鋼(gang)抗拉(la)，延展(zhan)性好(hao)，焊接(jie)性能(neng)也，因(yin)此超(chao)馬氏(shi)體鋼(gang)⭐又稱(cheng)為軟(ruan)馬氏(shi)體鋼(gang)或可(ke)焊接(jie)馬氏(shi)體鋼(gang)。

（5）彈簧(huang)鋼絲(si)的發(fa)展  彈(dan)簧鋼(gang)絲經(jing)過100的(de)發展(zhan)，工藝(yi)技術(shu)經曆(li)了由(you)鉛💃🏻淬(cui)火到(dao)油淬(cui)火，現(xian)又發(fa)展到(dao)感應(ying)加熱(re)淬火(huo)。再加(jia)上工(gong)藝技(ji)術裝(zhuang)備和(he)完善(shan)，品種(zhong)質量(liang)不斷(duan)新。近(jin)來的(de)閥門(men)用彈(dan)簧鋼(gang)絲感(gan)♍應加(jia)熱淬(cui)火和(he)回火(huo)處理(li)工藝(yi)，試驗(yan)證明(ming)，由于(yu)感應(ying)加熱(re)時間(jian)短，淬(cui)火組(zu)織細(xi)小，鋼(gang)絲表(biao)面幾(ji)乎沒(mei)有脫(tuo)碳層(ceng)，所以(yi)其塑(su)性、韌(ren)性、抗(kang)松弛(chi)性、斷(duan)裂韌(ren)性、延(yan)遲斷(duan)裂抗(kang)力、疲(pi)勞壽(shou)命等(deng)都比(bi)油淬(cui)🏒火回(hui)火🏃鋼(gang)絲有(you)較大(da)提高(gao)。

另一(yi)種研(yan)究取(qu)得成(cheng)效的(de)   晶粒(li)形變(bian)熱處(chu)理鋼(gang)絲已(yi)能實(shi)地應(ying)用，   晶(jing)粒形(xing)變熱(re)處理(li)是組(zu)織   化(hua)與形(xing)變熱(re)處理(li)相結(jie)👉合的(de)一種(zhong)複合(he)強韌(ren)化工(gong)藝。它(ta)既可(ke)提高(gao)鋼絲(si)的力(li)學性(xing)能，同(tong)時又(you)能鋼(gang)絲的(de)表面(mian)質量(liang)。材料(liao)表面(mian)質量(liang)對疲(pi)勞性(xing)能影(ying)響很(hen)大。為(wei)了表(biao)面質(zhi)量，對(dui)有要(yao)求的(de)材料(liao)采用(yong)剝皮(pi)⭐工藝(yi)，将表(biao)層去(qu)掉0.1mm。對(dui)0.5mm的缺(que)陷采(cai)用渦(wo)流探(tan)傷。對(dui)拔絲(si)過程(cheng)表面(mian)産生(sheng)的凹(ao)🔴凸不(bu)平，可(ke)用電(dian)解研(yan)磨，使(shi)表面(mian)粗糙(cao)度降(jiang)到 =（6.5~3.4） m。

（6）不(bu)鏽鋼(gang)絲的(de)發展(zhan)  近年(nian)來不(bu)鏽彈(dan)簧鋼(gang)絲生(sheng)産發(fa)展較(jiao)快。國(guo)内需(xu)求量(liang)增大(da)的品(pin)種主(zhu)要為(wei)1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的(de)鋼絲(si)生産(chan)工藝(yi)流程(cheng)特點(dian)是盤(pan)條先(xian)剝皮(pi)處理(li)，去除(chu)熱加(jia)工在(zai)表面(mian)造成(cheng)的缺(que)陷，除(chu)次固(gu)溶處(chu)理後(hou)要進(jin)行酸(suan)洗❄️外(wai)，整個(ge)冷加(jia)工過(guo)程均(jun)保持(chi)光亮(liang)表面(mian)。

随着(zhe)工藝(yi)的發(fa)展，不(bu)繡鋼(gang)絲生(sheng)産流(liu)程進(jin)一步(bu)簡化(hua)，将部(bu)分原(yuan)🤞屬金(jin)屬制(zhi)品行(hang)業質(zhi)量控(kong)制簡(jian)化，轉(zhuan)換為(wei)對盤(pan)條質(zhi)量的(de)要求(qiu)。在粗(cu)拉絲(si)機後(hou)，應用(yong)清潔(jie)球擦(ca)拭和(he)水🧡中(zhong)清洗(xi)，去除(chu)表面(mian)塗層(ceng)和殘(can)餘🌂潤(run)滑膜(mo)。在光(guang)亮熱(re)處理(li)前配(pei)備電(dian)解酸(suan)洗、堿(jian)中和(he)、水沖(chong)洗和(he)烘幹(gan)裝置(zhi)，   去除(chu)鋼絲(si)表面(mian)油污(wu)，表面(mian)質量(liang)。

（7）形狀(zhuang)記憶(yi)合金(jin)的  目(mu)前在(zai)彈簧(huang)方面(mian)有應(ying)用前(qian)途的(de)單向(xiang)形狀(zhuang)記🌍憶(yi)合金(jin)，以50Ti和(he)50Ni性能(neng)。形狀(zhuang)記憶(yi)合金(jin)制成(cheng)的彈(dan)簧，受(shou)溫度(du)的作(zuo)🈲用可(ke)伸縮(suo)。主要(yao)用于(yu)恒溫(wen)、恒載(zai)荷、恒(heng)變形(xing)量的(de)☀️控制(zhi)系🈲統(tong)中。由(you)于是(shi)靠彈(dan)簧伸(shen)縮推(tui)動執(zhi)行機(ji)構，所(suo)以彈(dan)簧的(de)工作(zuo)🌍應力(li)變化(hua)較大(da)。

（8）陶瓷(ci)的應(ying)用  陶(tao)瓷的(de)彈性(xing)模量(liang)高，斷(duan)裂強(qiang)度低(di)，适用(yong)于變(bian)🐉形不(bu)大的(de)地方(fang)。目前(qian)正在(zai)的有(you)耐熱(re)、、絕緣(yuan)性好(hao)的陶(tao)瓷，應(ying)用的(de)有超(chao)塑性(xing)鋅合(he)金（SPZ），在(zai)常溫(wen)下具(ju)有高(gao)的強(qiang)度。另(ling)外，還(hai)🔅有的(de)氮化(hua)矽，能(neng)，可達(da)1000℃。但陶(tao)瓷彈(dan)簧不(bu)㊙️适用(yong)于在(zai)沖擊(ji)載荷(he)下工(gong)作。

（9）纖(xian)維增(zeng)強塑(su)料在(zai)彈簧(huang)中應(ying)用  玻(bo)璃纖(xian)維增(zeng)強塑(su)料（GFRP）闆(pan)📱簧在(zai)英、美(mei)和日(ri)本等(deng)國已(yi)廣泛(fan)應用(yong)，除用(yong)于橫(heng)置♉懸(xuan)架外(wai)，還🤟可(ke)用于(yu)輕型(xing)車輛(liang)，如賽(sai)車的(de)縱置(zhi)懸架(jia)。目前(qian)又研(yan)🎯制成(cheng)功了(le)碳素(su)纖維(wei)增強(qiang)塑料(liao)（GFRP）懸架(jia)彈簧(huang)，比金(jin)屬闆(pan)簧要(yao)輕20%。