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弹簧钢分类_弹簧钢生产工艺_弹簧钢研究方向

时间:2013-12-12 11:37来源:弹簧网 作者: 点击:
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[导读] 弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢.钢的弹性取决于其弹性变形的能力,即在规定的范围之内,弹性变形的能力使其承受一定的载荷,在载荷去

  弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢.钢的弹性取决于其弹性变形的能力,即在规定的范围之内,弹性变形的能力使其承受一定的载荷,在载荷去除之后不出现永久变形.

  弹簧钢应具有优良的综合性能,如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等).为了满足上述性能要求,弹簧钢具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸.

  1.分类

  (1)碳素弹簧钢

  碳素弹簧钢的碳含量一般在0.62%-0.90%.按照其锰含量又分为一般锰含量(0.50%-0.80%)如65、70、85和较高锰含量(0.90-1.20%)两类.

  (2)合金弹簧钢

  合金弹簧钢是在碳素钢的基础上,通过适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能,以满足制造各种气弹簧所需性能的钢.

  合金弹簧钢的基本组成系列有,硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等.在这些系列的基础上,有一些牌号为了提高其某些方面的性能而加入了钼、钒或硼等合金元素.

  按弹簧工作条件可分为承受静载荷弹簧钢、承受冲击载荷弹簧钢、耐高(低)温弹簧和耐腐蚀弹簧钢等.

  2.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,会显着降低钢的疲劳极限.对于高硅弹簧钢如70Si3MnA,应注意避免石墨化.因此,在热加工时停轧温度不应过低(≥850℃),避免在石墨化较易形成的温度范围(650-800℃)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,这可显着提高弹簧的疲劳极限.

  3.研究方向

  传统弹簧钢的强度水平难以满足现代工业发展的要求,众所周知,弹簧钢力学性能在材料质量保证的前提下取决于热处理工艺,而热处理工艺也应根据所用材料来决定,弹簧钢高强度化的一个重要途径是充分发挥合金元素的作用,达到最佳合金化效果.

  (1)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.氮的渗入,不仅消除了脱碳的不良影响,而且还提高了残余压应力,同时经渗氮和低温液体碳氮共渗的气门弹簧高温强度提高,150℃时的变形量为0.2%(规定值为0.5%),250℃的变形量为0.56%,提高了气门弹簧的热稳定性和抗松弛稳定性,但渗氮和液体碳氮共渗时间应严格控制,否则会形成网状硫化物和网状氮化物,反而会降低其疲劳强度.

  (2)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.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.

  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.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.

  由于铬能够显着提高钢的淬透性,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50crv使用较广泛.

  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0.4%以下.(http://www.818th.com)

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