彈(dan)簧材料的(de)發展

随着(zhe)彈簧應用(yòng)技術的發(fā)展，對彈簧(huang)材料提出(chu)了多的要(yao)求。主要是(shi)在高應力(li)下的提高(gāo)疲勞壽命(mìng)和抗松弛(chi)性能方面(miàn)；其次是根(gēn)據不同的(de)用途，要求(qiu)具有耐蝕(shi)性、非磁性(xìng)、導電性、性(xing)、耐熱性等(děng)方面。為此(cǐ)，彈簧材料(liào)除了新品(pǐn)種外，另從(cóng)嚴格控制(zhì)化學成分(fèn)，降低非金(jīn)屬夾雜，提(ti)高表面質(zhi)量和尺寸(cun)精度等方(fāng)面取得了(le)有益的成(chéng)效。

（1）彈簧鋼(gang)生産工藝(yi)的發展  為(wéi)了提高彈(dan)簧鋼的質(zhi)量，工☂️業發(fā)🔴達已普通(tōng)采用爐外(wài)精煉技術(shu)、連鑄工藝(yi)、新型軋🎯制(zhi)和在線自(zì)動檢測及(ji)控制設備(bèi)等。

為了鋼(gang)的化學成(cheng)分，降低氣(qi)體和各種(zhong)非金屬加(jiā)夾物🔞的含(han)量❌，采用大(da)容量電爐(lú)或轉爐熔(rong)煉，采用爐(lu)外鋼包精(jing)煉👄，使氧含(hán)量（質量分(fèn)數）降至（0.0021~0.0010）%，生(sheng)産出超純(chun)淨鋼，從而(er)提高了♊彈(dan)簧的設計(ji)和🐆工作應(yīng)力。

連鑄生(shēng)産工藝在(zai)彈簧鋼生(shēng)産中已被(bei)廣泛采用(yòng)。連鑄♋可✨通(tōng)過🌏電📐磁攪(jiao)拌、低溫鑄(zhù)造等技術(shu)減小鋼的(de)偏析，減小(xiao)二次氧化(huà)，表面脫碳(tàn)，使組織和(hé)性能穩定(ding)、均勻。

采用(yong)分列式全(quan)連續軋機(jī)，可提高尺(chi)寸精度，表(biao)面質量📐，同(tóng)時也可使(shi)鋼材沿長(zhang)度顯微組(zǔ)織均勻。在(zài)軋制🐉過程(chéng)中為了産(chǎn)品的表面(miàn)質量采用(yòng)在線自動(dong)檢測和控(kòng)制。為了适(shi)合變截面(mian)彈簧🔴扁鋼(gang)生産而了(le)奧氏✉️體軋(zhá)制成形新(xīn)工藝，即先(xiān)将鋼加熱(re)到奧氏體(ti)區再急冷(leng)至亞穩奧(ào)氏體區進(jìn)🐆行塑性加(jiā)工并淬火(huo)處理。這種(zhǒng)工藝可使(shi)鋼在不降(jiang)低塑性的(de)同時提。此(ci)外還有通(tōng)過軋🏃🏻後在(zài)線熱處理(lǐ)和表面硬(yìng)化處理來(lái)提高彈簧(huáng)鋼的性能(neng)等。

（2）合金鋼(gang)的發展  合(he)金元素的(de)主要作用(yong)是提高力(li)學性能，工(gōng)藝性能及(jí)賦予某種(zhong)性能。氣門(mén)彈簧和懸(xuán)架彈簧已(yǐ)廣泛應用(yòng)SiCr鋼。Si是抗應(yīng)力松弛的(de)合金元素(sù)，在🚶SiCr鋼中添(tiān)加V、Mo形成SiCrV和(hé)SiCrMo鋼，可以提(ti)高疲勞壽(shòu)命和抗松(song)弛性能。同(tong)時SiCr拉拔鋼(gang)絲，其在高(gāo)溫下工作(zuo)時的抗松(sōng)弛性能，比(bi)琴鋼♈絲和(hé)重要用途(tú)碳素彈簧(huáng)鋼絲要好(hǎo)。随着發動(dong)機高速小(xiao)型化，抗顫(chan)振性能好(hǎo)、質量輕、彈(dàn)性模量小(xiǎo)的Ti合金了(le)較為廣泛(fàn)的應用，其(qi)強度可達(dá)2000 MPa。

（3）低碳奧氏(shì)體鋼的發(fa)展  低碳奧(ao)氏體鋼38SiMnB是(shì)我國自主(zhu)的一種新(xin)型的彈簧(huang)鋼，在此基(ji)礎上的38SiMnVBE具(ju)優越性，具(jù)有高✔️強韌(rèn)🔱性、高淬透(tou)性、高應用(yòng)性和比。在(zai)進行   晶粒(lì)控制軋制(zhì)後，其抗拉(la)強度 =（2030~2140）MPa，屈服(fu)強度 =（900~2010）MPa，伸長(zhang)率 =（12~15）%，面縮率(lü) =（48~55）%。為少片變(biàn)截面闆彈(dàn)簧提供了(le)的材料。

（4）不(bú)鏽鋼的發(fā)展  我國是(shì)生産不鏽(xiù)鋼的大國(guo)，随着不🏃🏻鏽(xiu)鋼的🐉生産(chǎn)發展，自然(ran)也了不少(shao)品種，目前(qián)已達50多種(zhǒng)，，基本滿足(zú)了國内🐆生(shēng)産發展的(de)需要，對當(dāng)前的一些(xie)新品種作(zuo)簡要說明(míng)。

1）奧氏體不(bú)鏽鋼體系(xi)的初步形(xing)成。為了碳(tan)元素造成(chéng)的不鏽鋼(gāng)晶界腐蝕(shi)疲勞，出低(di)碳奧氏體(tǐ)不鏽鋼0Cr18Ni9和(he)00Cr17Ni2Mo2。為了提高(gao)其性能可(ke)加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和💁N等元(yuán)素。

2）含氮不(bú)鏽鋼的發(fa)展。 在不鏽(xiù)鋼中以氮(dan)代碳取得(de)了成果。在(zài)奧氏體不(bu)鏽鋼中N和(he)C有許多共(gong)同特性。N穩(wen)定奧氏體(tǐ)的作用比(bi)Ni大，與C相📞當(dang)。N與Mn結合能(néng)取代比較(jiao)貴的Ni。

在奧(ao)氏體中N也(yě)是的固溶(rong)元素之一(yi)。N與Cr的親和(he)力要比C與(yǔ)Cr的親💃🏻和力(li)小，奧氏體(ti)鋼很少見(jian)到Cr2N的析出(chū)。因此N能在(zài)不降低耐(nai)蝕性能的(de)基礎上，提(tí)高不鏽鋼(gang)強度。

3）   鐵素(sù)體不鏽鋼(gāng)的發展。 鐵(tie)素體不鏽(xiù)鋼具有良(liáng)好的腐📞蝕(shí)性能和   性(xing)能，其抗應(ying)力腐蝕性(xing)能優于奧(ao)氏體📧不鏽(xiu)鋼。價格比(bǐ)奧氏✔️體不(bu)鏽鋼便宜(yi)。但存在可(ke)焊性差、脆(cuì)性傾向比(bi)較大的缺(quē)點，生産和(hé)使用受到(dao)限制🥵。通過(guo)降低鋼中(zhong)的碳和氮(dàn)的含量，添(tian)加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定(dìng)化元素，添(tiān)加Cu、AI、V等焊縫(féng)金屬韌化(huà)元素三種(zhǒng)途徑，可以(yi)鐵素體鋼(gang)的可焊性(xìng)和脆性。

4）奧(ào)氏體鋼的(de)發展。 奧氏(shi)體鋼指Cr、Mo、N含(hán)量顯着高(gāo)于常規👌不(bu)鏽鋼的🈲奧(ao)氏體鋼。其(qí)中比較着(zhe)名的是含(han)6% Mo的鋼（245S Mo）。這類(lèi)鋼具有非(fei)常好的耐(nài)局部腐蝕(shí)性能，在海(hǎi)水、充氣🍉、存(cún)在縫隙、低(dī)速⭐沖刷條(tiao)件下，有良(liang)好的🌈抗點(diǎn)蝕性能（PI 40）和(hé)較好的抗(kàng)應力腐蝕(shi)性能，是🔞Ni基(jī)合金和钛(tài)合金的代(dài)用材料。

5）超(chāo)馬氏體不(bú)鏽鋼的發(fā)展。 傳統的(de)馬氏體不(bu)鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和😘1Cr17Ni2缺(quē)⛷️乏足夠的(de)💘延展性，在(zai)冷頂鍛變(biàn)形過程中(zhong)對應力敏(min)感💋，冷加工(gōng)成形比較(jiào)困難。加之(zhī)鋼的可焊(han)性比較🐉差(cha)，使用範圍(wéi)受到限制(zhì)。為克服馬(ma)氏體鋼的(de)上述不足(zu)，近來已找(zhao)到一種🐉途(tu)徑，就是🚶‍♀️通(tong)過降低鋼(gang)的C、Ti含量，增(zēng)加Ni含量，一(yī)個新系列(liè)合金鋼——超(chāo)馬氏體鋼(gang)。這類鋼抗(kang)拉，延展性(xing)📱好🐇，焊接性(xing)能也，因此(ci)超馬氏體(ti)鋼又稱🈲為(wei)軟馬氏✍️體(tǐ)鋼或可焊(han)接👅馬氏體(tǐ)鋼。

（5）彈簧鋼(gang)絲的發展(zhǎn)  彈簧鋼絲(si)經過100的發(fa)展，工藝技(ji)術🏃🏻‍♂️經曆🔆了(le)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼由鉛淬火(huǒ)到油淬火(huǒ)，現又發展(zhǎn)到感應加(jia)熱淬火。再(zai)加上工藝(yi)技術裝備(bei)和完善，品(pin)種質量不(bu)斷新。近來(lái)的閥門用(yòng)彈簧鋼絲(sī)感👨‍❤️‍👨應加熱(rè)淬火和回(huí)火處理工(gōng)藝，試驗證(zhèng)明🔴，由于感(gǎn)應加熱時(shí)間🤞短，淬火(huo)組織細小(xiǎo)，鋼絲表面(miàn)幾乎沒有(yǒu)脫碳層，所(suo)以其塑性(xìng)、韌🔞性、抗松(sōng)弛性、斷裂(liè)韌性、延遲(chí)斷裂抗力(lì)、疲勞壽命(mìng)等都比油(yóu)淬火回火(huǒ)鋼絲有較(jiào)大提高。

另(ling)一種研究(jiu)取得成效(xiào)的   晶粒形(xíng)變熱處理(li)鋼絲已能(neng)實地應用(yong)，   晶粒形變(bian)熱處理是(shi)組織   化與(yǔ)形變熱處(chu)理相結合(he)的一種複(fú)合強韌化(hua)工藝。它既(jì)可提高鋼(gang)絲的力學(xue)性🙇‍♀️能，同時(shi)又能鋼絲(sī)的表🌏面質(zhi)量。材料表(biao)面質量☂️對(duì)疲勞性💛能(néng)影響很🥰大(dà)。為了表面(mian)質量，對😍有(you)要求的材(cái)💔料采用剝(bāo)皮工藝，将(jiang)表層去掉(diào)0.1mm。對0.5mm的缺⛷️陷(xiàn)采用渦流(liu)探✏️傷。對拔(ba)絲過程表(biao)面産生的(de)凹凸不平(píng)，可用電解(jiě)研磨🔱，使表(biao)面🌈粗糙度(du)降♊到 =（6.5~3.4） m。

（6）不鏽(xiù)鋼絲的發(fa)展  近年來(lái)不鏽彈簧(huang)鋼絲生産(chǎn)發展較快(kuai)。國内需求(qiú)量增大的(de)品種主要(yao)為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的鋼(gāng)絲生産工(gong)藝流程特(tè)點是盤條(tiáo)先剝皮處(chu)理，去除熱(re)加工👉在表(biǎo)面造成的(de)缺陷，除次(cì)固溶處理(li)後要進行(háng)酸洗外，整(zheng)個冷加工(gong)過程均保(bǎo)持光亮表(biǎo)面。

随着工(gong)藝的發展(zhan)，不繡鋼絲(si)生産流程(chéng)進一步簡(jian)化，将部🈲分(fen)原屬金屬(shu)制品行業(yè)質量控制(zhi)簡化，轉換(huàn)為對盤條(tiao)質💛量的要(yào)求🈲。在粗拉(lā)絲機後，應(yīng)用清潔球(qiu)擦拭和水(shui)🌂中清洗，去(qù)除表面塗(tú)層和殘餘(yú)潤滑膜。在(zai)光亮熱處(chu)理前配備(bèi)電解酸洗(xǐ)、堿中和、水(shui)沖洗和烘(hōng)幹裝置，   去(qù)除鋼絲表(biao)面油污，表(biǎo)面質量。

（7）形(xíng)狀記憶合(he)金的  目前(qián)在彈簧方(fāng)面有應用(yòng)前途的單(dān)向形狀記(jì)憶合金，以(yi)50Ti和50Ni性能。形(xíng)狀記憶合(he)金制成的(de)彈簧，受㊙️溫(wēn)度的作🚩用(yòng)可👈伸縮。主(zhu)要用于恒(heng)溫、恒載荷(he)、恒變形量(liang)的控制系(xi)統中。由于(yú)是靠👄彈簧(huang)伸縮推動(dong)執行機構(gou)，所以彈🧡簧(huáng)的工作應(ying)力變化較(jiào)大。

（8）陶瓷的(de)應用  陶瓷(cí)的彈性模(mó)量高，斷裂(lie)強度低，适(shi)用于變形(xing)不大的地(dì)方。目前正(zhèng)在的有耐(nài)熱、、絕緣性(xìng)好的陶瓷(cí)，應用的有(you)超塑性💔鋅(xīn)合金（SPZ），在常(cháng)溫下具有(you)高的強度(dù)。另外，還有(you)的氮🌈化矽(xī)，能，可達1000℃。但(dan)陶瓷彈簧(huang)不适用于(yú)在🌈沖擊載(zai)荷下工作(zuò)。

（9）纖維增強(qiáng)塑料在彈(dàn)簧中應用(yong)  玻璃纖維(wéi)增強塑料(liao)（GFRP）闆簧在英(yīng)👌、美和日本(ben)等國已廣(guǎng)泛應用，除(chú)用于橫置(zhi)⭕懸架外，還(hái)可用于輕(qīng)型車🐕輛，如(ru)賽車的縱(zong)置懸架。目(mù)前又研制(zhi)成功了碳(tan)素纖維增(zeng)強塑料（GFRP）懸(xuan)架彈簧，比(bǐ)金屬闆簧(huang)要輕20%。