彈簧材(cái)料的發展

随着彈簧(huang)應用技術的發(fa)展，對彈簧材料(liào)提出了多的要(yao)求。主要是在高(gāo)應力下的提高(gao)疲勞壽命和抗(kang)松弛性能方面(mian)；其次是根據不(bu)同的用途，要求(qiu)具有耐蝕性、非(fei)磁性、導電性、性(xing)、耐熱性等方面(mian)。為此，彈簧材料(liào)除了新品種外(wai)⭐，另從嚴格控制(zhì)化學成分，降低(dī)非金屬夾雜，提(ti)高表面質量和(he)尺寸精度等方(fāng)面取😄得了有益(yi)的成效。

（1）彈簧鋼(gang)生産工藝的發(fā)展  為了提高彈(dàn)簧鋼的質量，工(gōng)業發達已普通(tōng)采用爐外精煉(lian)技術、連鑄工藝(yì)、新型軋制和在(zài)線🈲自動檢測及(jí)控制設備等。

為(wéi)了鋼的化學成(cheng)分，降低氣體和(he)各種非金屬加(jiā)夾物的🏃‍♀️含🏃🏻量，采(cǎi)用大容量電爐(lú)或轉爐熔煉，采(cǎi)用爐外鋼包精(jing)煉，使氧含量（質(zhi)量分數）降至（0.0021~0.0010）%，生(sheng)産出超純淨鋼(gang)，從而提高了彈(dan)簧的設計和工(gōng)作應♉力。

連鑄生(sheng)産工藝在彈簧(huang)鋼生産中已被(bei)廣泛采用。連鑄(zhù)可通👨‍❤️‍👨過電磁攪(jiǎo)拌、低溫鑄造等(děng)技術減小鋼的(de)偏析，減小二🙇🏻次(ci)氧☔化，表面脫碳(tan)，使組織和性能(neng)穩定、均勻。

采用(yòng)分列式全連續(xù)軋機，可提高尺(chǐ)寸精度，表面質(zhì)量，同時也可㊙️使(shǐ)鋼材沿長度顯(xian)微組織均勻。在(zài)軋制💯過程中為(wéi)了産品的表面(miàn)質量采用在線(xian)自動檢測⚽和控(kòng)制🌂。為了适合變(biàn)截❤️面彈簧扁鋼(gang)生産而了奧氏(shì)體軋制成形新(xīn)工藝👣，即先将鋼(gāng)加熱到奧氏體(tǐ)區再急冷至亞(yà)穩✌️奧氏體區進(jin)行塑性加工并(bìng)淬火處理。這種(zhong)工藝可使鋼在(zai)不降低塑性的(de)同時提。此外還(hai)🌈有通過軋後在(zài)線熱處理和表(biao)面硬化處理來(lái)提高彈簧鋼的(de)性能等。

（2）合金鋼(gang)的發展  合金元(yuan)素的主要作用(yong)是提高力學性(xing)能，工藝性能及(jí)賦予某種性能(neng)。氣門彈簧和懸(xuan)架彈簧已廣泛(fan)應👨‍❤️‍👨用SiCr鋼。Si是抗❗應(yīng)力松弛的合金(jin)元素，在SiCr鋼中添(tiān)加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼，可(ke)以提高疲勞壽(shou)命和抗松弛性(xing)能。同時SiCr拉拔鋼(gāng)絲，其在高溫⭐下(xia)工作時的抗松(sōng)弛性能，比琴鋼(gāng)絲和重要用✨途(tu)碳素彈簧鋼絲(si)要好。随着發動(dòng)機高速小型化(huà)，抗顫振性能好(hao)、質量輕🈲、彈性模(mó)量小的Ti合金了(le)較為廣泛的應(yīng)用，其強度可達(dá)2000 MPa。

（3）低碳奧氏體鋼(gāng)的發展  低碳奧(ao)氏體鋼38SiMnB是我國(guó)自主💃的一種新(xīn)型的彈簧鋼，在(zài)此基礎上的38SiMnVBE具(jù)優越性，具有高(gāo)強韌性、高淬透(tòu)性、高應用性和(he)比。在進行   晶粒(li)控制軋🔆制後，其(qi)抗拉強度 =（2030~2140）MPa，屈服(fu)強度 =（900~2010）MPa，伸長率 =（12~15）%，面(mian)縮率 =（48~55）%。為少片變(bian)截面闆彈簧提(ti)供了的材料。

（4）不(bú)鏽鋼的發展  我(wo)國是生産不鏽(xiu)鋼的大國，随着(zhe)不鏽鋼的生♻️産(chǎn)發展，自然也了(le)不少品種，目前(qián)已達50多🔞種，，基本(běn)滿足了🙇‍♀️國内生(sheng)産發展的需要(yao)，對當前的一些(xiē)新品種作簡要(yao)說明。

1）奧氏體不(bú)鏽鋼體系的初(chu)步形成。為了碳(tan)元素造成的🥵不(bu)鏽鋼晶界腐蝕(shi)疲勞，出低碳奧(ào)氏體不鏽鋼0Cr18Ni9和(he)00Cr17Ni2Mo2。為了提高🐇其性(xìng)能可⚽加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元(yuan)素。

2）含氮不鏽鋼(gang)的發展。 在不鏽(xiù)鋼中以氮代碳(tàn)取得了成果。在(zài)奧氏體不鏽鋼(gang)中N和C有許多共(gong)同特性。N穩定奧(ao)氏體的❓作用比(bǐ)Ni大，與C相當。N與Mn結(jié)合能取代比較(jiao)貴的Ni。

在奧氏體(tǐ)中N也是的固溶(rong)元素之一。N與Cr的(de)親和力要🥰比C與(yu)Cr的親和力小，奧(ao)氏體鋼很少見(jian)到Cr2N的析出。因此(ci)N能在不降低耐(nai)蝕性🥰能的🎯基礎(chu)上，提高不鏽鋼(gāng)強度。

3）   鐵素體不(bú)鏽鋼的發展。 鐵(tiě)素體不鏽鋼具(ju)有良好的腐蝕(shí)性能和   性能，其(qí)抗應力腐蝕性(xìng)能優于奧氏體(ti)不鏽鋼。價格比(bǐ)奧氏🐕體不鏽鋼(gang)便宜。但存在可(kě)焊性差、脆性傾(qīng)向比較大的缺(quē)點，生産和使用(yòng)受到限制💘。通過(guo)降低鋼中的碳(tan)和氮的含量，添(tian)加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定化元(yuan)素，添加Cu、AI、V等焊縫(féng)金屬韌化元素(su)三種途徑，可以(yi)鐵素體鋼的可(ke)焊性和脆性。

4）奧(ao)氏體鋼的發展(zhan)。 奧氏體鋼指Cr、Mo、N含(han)量顯着高于常(cháng)規不♈鏽鋼☎️的奧(ào)氏體鋼。其中比(bi)較着名的是含(han)6% Mo的鋼（245S Mo）。這類鋼♊具(jù)有🈲非常🌈好的耐(nài)局💃🏻部腐蝕性能(néng)，在海水、充氣、存(cun)在縫隙、低速沖(chong)刷條件下，有良(liáng)好的抗點蝕性(xìng)能（PI 40）和較好的抗(kang)應力腐蝕性能(néng)，是Ni基合金和钛(tài)合金的代用材(cái)料。

5）超馬氏體不(bú)鏽鋼的發展。 傳(chuán)統的馬氏體不(bu)鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足(zu)夠的延展性，在(zài)冷頂鍛變形過(guò)程中對應力敏(mǐn)感🏃🏻‍♂️，冷加工成形(xing)比較困🌈難。加之(zhī)鋼的可焊性比(bǐ)較差，使用😄範圍(wéi)受到限制。為克(kè)服馬氏體鋼的(de)上述不足，近來(lái)已找到一種途(tú)徑，就是通過降(jiàng)低鋼的C、Ti含量，增(zēng)加Ni含量，一個新(xīn)系列合金鋼——超(chao)馬氏體鋼。這類(lei)鋼抗拉，延展性(xìng)好，焊接性能也(yě)，因此超馬氏體(tǐ)鋼✌️又稱為軟馬(mǎ)氏體鋼或🔞可焊(han)接馬氏體鋼。

（5）彈(dàn)簧鋼絲的發展(zhan)  彈簧鋼絲經過(guo)100的發展，工藝技(ji)術經曆👈了由‼️鉛(qiān)淬火到油淬火(huo)，現又發展到感(gǎn)應加熱淬火。再(zai)加上工藝技🛀術(shu)裝備和完善，品(pin)種質量不斷新(xīn)。近來♍的閥門用(yòng)彈簧鋼絲感💋應(ying)加熱淬火和回(hui)火處理工藝，試(shi)驗證明，由于感(gǎn)應加熱時間短(duǎn)，淬火組織細小(xiǎo)，鋼絲表面幾乎(hu)沒✂️有脫碳層，所(suo)以其塑性、韌性(xìng)、抗松弛性、斷裂(liè)韌性、延遲斷裂(lie)抗力、疲勞壽命(mìng)等都比油淬火(huo)回火🌈鋼絲有較(jiao)大提高。

另一種(zhǒng)研究取得成效(xiao)的   晶粒形變熱(re)處理鋼絲已⭐能(neng)實地🌐應用，   晶粒(li)形變熱處理是(shì)組織   化與形變(biàn)熱處理🏒相結🔞合(hé)的一種複合強(qiáng)韌化工藝。它既(jì)可提高鋼絲的(de)力學性能，同時(shí)又能鋼💯絲的表(biao)面質量。材料表(biǎo)面質量對疲勞(láo)性能影響很大(da)。為了表面質量(liàng)，對有要求的材(cái)😘料采用剝皮工(gong)藝，将表層去掉(diào)0.1mm。對0.5mm的缺📐陷采用(yong)渦流💰探🛀🏻傷。對拔(bá)絲過程表面産(chan)生的凹凸不🈲平(ping)，可用電解研磨(mo)，使表面粗糙度(du)降到 =（6.5~3.4） m。

（6）不鏽鋼絲(sī)的發展  近年來(lái)不鏽彈簧鋼絲(sī)生産發展較快(kuài)。國内🤟需求量增(zēng)大的品種主要(yao)為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的鋼絲生(shēng)産工藝流程特(te)點是盤條先剝(bāo)皮處理，去除😘熱(re)加工在表面造(zào)成的缺陷，除次(ci)固溶處理後要(yào)進行酸洗外，整(zhěng)個冷加工過程(chéng)均保持光亮表(biao)面。

随着工藝的(de)發展，不繡鋼絲(si)生産流程進一(yī)步簡化，将🚶‍♀️部分(fèn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻原屬🌍金屬制品(pǐn)行業質量控制(zhi)簡化，轉換為對(dui)盤條質量的要(yào)求。在粗拉絲機(jī)後，應用清潔球(qiu)擦拭和水中清(qing)洗，去除表面塗(tu)層和殘餘潤滑(hua)膜。在光亮熱處(chù)理前配備電解(jiě)酸洗、堿中和、水(shuǐ)沖🐉洗和烘幹❗裝(zhuāng)置，   去除鋼絲表(biao)面油污，表面質(zhì)量。

（7）形狀記憶合(hé)金的  目前在彈(dàn)簧方面有應用(yòng)前途的單向✂️形(xíng)狀記憶合金，以(yǐ)50Ti和50Ni性能。形狀記(jì)憶合金制成的(de)彈簧，受溫度的(de)作用可🌈伸縮。主(zhu)要用于恒溫、恒(heng)載荷、恒變形量(liang)的😘控制系統中(zhong)。由于是靠彈簧(huang)伸縮推動執行(hang)機🔱構，所以彈簧(huáng)的工作應力變(bian)化🔴較大。

（8）陶瓷的(de)應用  陶瓷的彈(dan)性模量高，斷裂(lie)強度低，适用于(yú)變形不大的地(dì)方。目前正在的(de)有耐熱、、絕緣性(xìng)好的陶瓷，應🤞用(yong)的🔱有超塑性✉️鋅(xīn)合金（SPZ），在常溫下(xia)具有高的強度(dù)。另外，還有的氮(dan)🔅化矽，能🈲，可達1000℃。但(dan)陶瓷彈簧不适(shì)用于在沖擊載(zai)荷下工作。

（9）纖維(wei)增強塑料在彈(dan)簧中應用  玻璃(lí)纖維增強塑料(liao)㊙️（GFRP）闆簧在英、美和(he)日本等國已廣(guǎng)泛應用，除用于(yú)橫置懸架外，還(hái)🤩可用于輕型車(chē)‼️輛，如賽車的縱(zòng)置懸架。目前又(yòu)研制成功了碳(tàn)素纖維增強塑(sù)料🆚（GFRP）懸架彈簧，比(bi)金屬闆簧要輕(qīng)20%。