彈簧鋼有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來,結(jié)合我國資源,并根據(jù)汽車、拖拉機(jī)設(shè)計新技術(shù)的要求,研制出在硅錳鋼基礎(chǔ)上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質(zhì)量。生產(chǎn)工藝一般彈簧鋼可用電爐、平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn);質(zhì)量較好或具有特殊性能的優(yōu)質(zhì)彈簧鋼,用電渣爐或真空爐煉制。彈簧鋼中碳、錳、硅等主要元素的規(guī)定含量范圍較窄,冶煉時必須嚴(yán)格控制化學(xué)成分。硅含量較高時容易形成氣泡等缺陷,鋼錠鍛軋后冷卻不當(dāng)時易產(chǎn)生白點。因此,冶煉用的原材料必須干燥,盡量除去氣體及夾雜物,而且要避免鋼水過熱。 彈簧鋼在軋制加工中須特別注意脫碳和表面質(zhì)量。鋼材表面嚴(yán)重脫碳時,會顯著降低鋼的疲勞極限。對于高硅彈簧鋼如70Si3MnA,應(yīng)注意避免石墨化。因此,在熱加工時停軋溫度不應(yīng)過低(≥850℃),避免在石墨化較易形成的溫度范圍(650~800℃)內(nèi)停留時間過長。 彈簧制成后經(jīng)噴丸處理能使彈簧表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,以抵銷表層上的部分工作應(yīng)力,抑制表層裂縫的形成,這可顯著提高彈簧的疲勞極限。熱處理規(guī)范鋼號 淬火溫度 淬火介質(zhì) 硬度要求 回火溫度 冷卻介質(zhì) 硬度要求 應(yīng)用范圍 65 780-830 水或油 400-600 線徑小于12-15mm的螺旋彈簧、彈簧墊圈 65Mn 810-830 油或水 >60 370-400 水 42-50 5-10mm的板簧片及7-10mm的卷簧 50CrV 850-870 油 >58 400-55 水 45-50 截面較大和較重要的板簧片及螺旋彈簧 50CrV 850-870 油 >58 370-420 45-52 300C以下工作的高溫彈簧 60Si2MnA 860-880 油 >60 500-520 水 HB363-444 厚度8-12mm的板簧片
特性和應(yīng)用
1. 65 、70 、85: 可得到很高強(qiáng)度、硬度、屈強(qiáng)比,但淬透性小,耐熱性不好,承受動載和疲勞載荷的能力低 應(yīng)用非常廣泛,但多用于工作溫度不高的小型彈簧或不太重要的較大彈簧。如汽車、拖拉機(jī)、鐵道車輛及一般機(jī)械用的彈簧 65Mn 成分簡單,淬透性和綜合力學(xué)性能、脫碳等工藝性能均比碳鋼好,但對過熱比較敏感,有回火脆性,淬火易出裂紋 價格較低,用量很大。制造各種小截面扁簧、圓簧、發(fā)條等,亦可制氣門彈簧、彈簧環(huán),減振器和離合器簧片、剎車簧等。 2. 55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA 硅含量(Wsi)高(上限達(dá)2.00%), 強(qiáng)度高,彈性好。抗回火穩(wěn)定性好。易脫碳和石墨化。淬透性不高 。 主要的彈簧鋼類,用途很廣。制造各種彈簧,如汽車、機(jī)車、拖拉機(jī)的板簧、螺旋彈簧,汽缸安全閥簧及一些在高應(yīng)力下工作的重要彈簧,磨損嚴(yán)重的彈簧。 55Si2MnB 因含硼,其淬透性明顯改善 輕型、中型汽車的前后懸掛彈簧、副簧。 55Si2MnB 我國自行研制的鋼號,淬透性、綜合力學(xué)性能、疲勞性能均較60Si2Mn鋼好 主要制造中、小型汽車的板簧,使用效果好,亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋彈簧 。 3. 60Si2CrA 60Si2CrVA 高強(qiáng)度彈簧鋼。淬透性高,熱處理工藝性能好。因強(qiáng)度高,卷制彈簧后應(yīng)及時處理消除內(nèi)應(yīng)力 制造載荷大的重要大型彈簧。60Si2CrA可制汽輪機(jī)汽封彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、高壓水泵碟形彈簧等。60Si2CrVA鋼還制作極重要的彈簧,如常規(guī)武器取彈鉤彈簧、破碎機(jī)彈簧。 4. 55CrMnA 60CrMnA 突出優(yōu)點是淬透性好,另外熱加工性能、綜合力學(xué)性能、抗脫碳性能亦好 大截面的各種重要彈簧,如汽車、機(jī)車的大型板簧、螺旋彈簧等。 5. 60CrMnMoA 在現(xiàn)有各種彈簧鋼中淬透性最高。力學(xué)性能、抗回火穩(wěn)定性等亦好 大型土木建筑、重型車輛、機(jī)械等使用的超大型彈簧。鋼板厚度可達(dá)35mm以上,圓鋼直徑可超過60mm 6. 50CrVA 少量釩提高彈性、強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和彈減抗力,細(xì)化晶粒,減小脫碳傾向。碳含量較小,塑性、韌性較其他彈簧鋼好。淬透性高,疲勞性能也好 各種重要的螺旋彈簧,特別適宜作工作應(yīng)力振幅高、疲勞性能要求嚴(yán)格的彈簧,如閥門彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、安全閥簧等 7. 60CrMnBA 淬透性比60CrMnA高,其他各種性能相似 尺寸更大的板簧、螺旋彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧等。 8. 30W4Cr2VA 高強(qiáng)度耐熱彈簧鋼。淬透性很好。高溫抗松弛和熱加工性能也很好 工作溫度500~C以下的耐熱彈簧,如汽輪機(jī)主蒸汽閥彈簧、汽封彈簧片、鍋爐安全閥彈簧、400t鍋爐碟形閥彈簧等。研究進(jìn)傳統(tǒng)彈簧鋼的強(qiáng)度水平難以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求,眾所周知,彈簧鋼力學(xué)性能在材料質(zhì)量保證的前提下取決于熱處理工藝,而熱處理工藝也應(yīng)根據(jù)所用材料來決定,彈簧鋼高強(qiáng)度化的一個重要途徑是充分發(fā)揮合金元素的作用,達(dá)到最佳合金化效果。1. 熱處理彈簧鋼要求較高的強(qiáng)度和疲勞極限,一般在淬火+中溫回火的狀態(tài)下使用,以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術(shù)對彈簧內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。因此,如何進(jìn)一步提高彈簧疲勞壽命,需進(jìn)一步研究,尤其是化學(xué)表面改性熱處理、噴丸強(qiáng)化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進(jìn)一步強(qiáng)化氣門彈簧的表面強(qiáng)度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞壽命,氣門彈簧成形后,要進(jìn)一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理,然后經(jīng)噴丸強(qiáng)化。例如,日本將f4mm的si-cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進(jìn)行對比,其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入,不僅消除了脫碳的不良影響,而且還提高了殘余壓應(yīng)力,同時經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強(qiáng)度提高,150℃時的變形量為0.2%(規(guī)定值為0.5%),250℃的變形量為0.56%,提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性,但滲氮和液體碳氮共滲時間應(yīng)嚴(yán)格控制,否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物,反而會降低其疲勞強(qiáng)度。 氣門彈簧提高強(qiáng)度的方法還可以選擇噴丸,經(jīng)生產(chǎn)實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒,一種直徑為0.8mm,其顯微硬度為720hv0.2,另一種直徑0.25mm,其顯微硬度為800hv0.2,三次噴丸可達(dá)到較好的強(qiáng)化效果,又可使表面質(zhì)量得到改善。2. 合金化碳是鋼中的主要強(qiáng)化元素,對彈簧鋼的影響往往超過其他合金元素。根據(jù)使用要求,彈簧鋼材料應(yīng)是中高碳的合金鋼。當(dāng)今世界各國普遍采用的彈簧鋼,含碳量絕大部分在0.45%~0.65%。 為了克服彈簧鋼強(qiáng)度提高后韌性和塑性降低的難題,也有降低碳含量的趨勢。我國對低碳馬氏體彈簧鋼進(jìn)行了深入的研究,如28mnsib、35mnsib等,其碳含量在0.30%左右。實踐表明,這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用,有足夠強(qiáng)度和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,尤其是塑性、韌性極好。日本研究開發(fā)的幾種高強(qiáng)度彈簧鋼,如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等,碳含量均在0.40%左右。 合金元素在彈簧鋼中的主要作用是提高力學(xué)性能、改善工藝性能及賦予某些特殊性能(如耐高溫、耐蝕)等。 很多彈簧鋼以硅為主要合金元素,它是對彈減抗力影響最大的合金元素,這主要是由于硅具有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用;同時,硅能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大,改變回火時析出碳化物的數(shù)量、尺寸和形態(tài),提高鋼的回火穩(wěn)定性。目前,國內(nèi)鋼材牌號中wsi為1.8%~2.2%,是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中含硅最高的彈簧鋼。但硅含量如果過高,將促進(jìn)鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向,并且使冶煉困難和易形成夾雜物,因此,過高硅含量彈簧鋼的使用仍需慎重。 由于鉻能夠顯著提高鋼的淬透性,阻止si-cr鋼球化退火時的石墨化傾向,減少脫碳層,因此是彈簧鋼中的常用合金元素,以鉻為主要強(qiáng)化元素的彈簧鋼50crv使用較廣泛。 錳是提高淬透性最有效的合金元素,它溶入鐵素體中有固溶性化作用。研究表明,wmn必須大于0.5%,以使淬火時彈簧鋼心部完全較變?yōu)轳R氏體,但當(dāng)wmn超過1.5%時,韌性明顯下降,這在選擇彈簧鋼時應(yīng)優(yōu)先考慮的。
400-6352-900
