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傳統彈簧鋼的強度水平難以滿足現代工業發展的要�
發布者:聊城寬達鋼管有限公司 發布時間�2020-4-14 11:21 Tuesday 閱讀�902� 【字體:

眾所周知,彈簧鋼力學性能在材料質量保證的前提下取決于熱處理工藝,而熱處理工藝也應根據所用材料來決定,彈簧鋼高強度化的一個重要途徑是充分發揮合金元素的作用,達到最佳合金化效果。彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限,一般在淬火+中溫回火的狀態下使用,以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術對彈簧內在質量有著至關重要的影響。因�,如何進一步提高彈簧疲勞壽�,需進一步研�,尤其是化學表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產生重要影響。為進一步強化氣門彈簧的表面強�、增加壓應力、提高疲勞壽�,氣門彈簧成形�,要進一步經過滲�、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理,然后經噴丸強化。例�,日本將f4mm的si-cr油淬鋼絲�450℃�4.5h低溫體碳氮共滲與�400℃�15min中溫回火進行對比,其疲勞極限可提�240mpa。氮的滲�,不僅消除了脫碳的不良影�,而且還提高了殘余壓應�,同時經滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高�150℃時的變形量�0.2%(規定值為0.5%��250℃的變形量為0.56%,提高了氣門彈簧的熱穩定性和抗松弛穩定�,但滲氮和液體碳氮共滲時間應嚴格控制,否則會形成網狀硫化物和網狀氮化物,反而會降低其疲勞強度。為了克服彈簧鋼強度提高后韌性和塑性降低的難題,也有降低碳含量的趨�。中國對低碳馬氏體彈簧鋼進行了深入的研究,如28mnsib�35mnsib�,其碳含量在0.30%左右。實踐表�,這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用,有足夠強度和優良的綜合力學性能,尤其是塑性、韌性極�。日本研究開發的幾種高強度彈簧鋼,如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等,碳含量均�0.40%左右。彈簧鋼材有熱軋�、冷拉鋼材、冷軋鋼帶等。彈簧鋼的冶煉是很重要的,必須保證有優良的冶金質�,不僅要保證準確的化學成分,而且要有高純凈度,硫、磷、氧、氮等含量要低,鋼質均勻性、穩定性要好。彈簧鋼的冶金質量應達到優質�、高級優質鋼的水��
彈簧鋼的表面質量和尺寸精度對彈簧的性能和壽命有極大的影�。因為彈簧鋼材交貨狀態的表面除去表面噴丸強化之外不再進行加工,因而也就是成品彈簧的工作表面,原有表面上的各種缺陷也留給了彈簧。所以彈簧鋼材表面要求極�,對脫碳、裂�、折�、結疤、夾�、分層等限制極嚴。各種表面缺陷會使彈簧早期破�、縮短壽�。以圓截面的鋼絲為例,成品彈簧的強度和剛度分別與鋼絲直徑的三次方和四次方成正比,鋼絲直徑的微小變化會導致彈簧性能的巨大波�,所以要嚴格控制鋼材的外形和尺寸公差。這樣,彈簧鋼的加工變形(熱軋、冷�、冷拔等)就十分重要了,必須極認真地對待�
熱軋彈簧鋼材有圓�、方�、扁鋼等。鋼材表面質量要求較�,可以熱軋態交貨或者經熱處理后交貨,以保證硬度不超過規定�,便于制�。熱軋材可以冷態制成螺旋彈簧,對于截面尺寸較大者需加熱后制成彈�。彈簧成型后再經淬火、中溫回�,回火溫度約�350�550�,以獲得較高屈強比和良好的綜合力學性能�
因熱軋材截面尺寸較大,故應采用淬透性足夠高的牌�,保證心部淬透。若心部出現非馬氏體轉變產物,如鐵素�、貝氏體�,則回火后的性能降低,特別是疲勞性能�
冷拉(軋)彈簧鋼材包括鋼�、鋼�。這類鋼材的表面質量和尺寸精度要求格外嚴格。鋼絲的生產工藝有油淬火和冷拉兩��
油淬火鋼絲是把鋼絲冷拔到規定尺寸后再加熱、油淬火和鉛浴回�,故鋼絲出廠時已具備所需力學性能,制成彈簧后只要回火,消除應力即可使�。優點是整批性能均勻,穩�,挺直性好,適于大批量生產,可制造各種重要彈簧,特別是閥門彈簧。牌號有65Mn�50CrVA�60Si2Mn�55CrSi��
合金彈簧鋼絲也可以冷拉態交貨,或經退火、正火、回火處理后交貨,制成彈簧后再淬�、回火。其性能不如油淬火鋼絲均勻、穩�,生產效率也�,成本高,多用于小批量彈簧生��
此外,最近也研究了用高頻感應加熱處理高強度彈簧鋼絲的工藝。冷拉鋼絲在連續感應加熱裝置上進行淬火和回火,其內部組織均�、細�,塑性和韌性以及彈減抗�、疲勞極限、斷裂韌性等都明顯優于常規處理的鋼絲。這種鋼絲在美國、日本都已有生產,制造汽�、摩托車的懸掛彈�、發動機閥門彈簧,卡�、拖車等的緊急制動彈簧及各種高強度機械彈簧,使用效果令人滿意。另�,感應加熱處理在彈簧扁鋼生產上也得到應用�
還有一種鋼絲生產工�,即鉛浴等溫淬火。鋼材奧氏體化后在鉛浴中等溫,生成細小珠光體組織,然后冷拉到規定尺寸。通過調整鋼中碳含量和冷變形量控制鋼絲的力學性能,制簧后不需熱處�,只要消除加工應力即可使用。應用這種工藝生產的都是碳素鋼鋼絲,但也有少數合金鋼(�65Mn)鋼絲�
冷軋彈簧鋼帶一般也是冷軋或再經退火后供貨,制成彈簧后再淬火回火處�,或僅回火以消除加工應力�

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