彈簧材(cái)料的發展(zhǎn)

随着彈簧(huáng)應用技術(shu)的發展，對(dui)彈簧材料(liào)提出了多(duo)的要🛀求。主(zhǔ)要是在高(gao)應力下的(de)提高疲勞(lao)壽命和抗(kàng)松弛😄性能(neng)方面；其次(ci)是根據不(bú)同的用途(tú)，要求具有(yǒu)🌈耐蝕性、非(fei)磁性、導電(diàn)性、性、耐熱(re)性等方✉️面(mian)。為此，彈簧(huáng)材料除了(le)新品種外(wai)，另從嚴格(gé)控制化學(xue)成分，降低(dī)非金屬夾(jiá)雜，提高表(biao)面質量和(hé)尺寸精度(dù)等方面取(qǔ)♈得了有益(yi)的成效。

（1）彈(dan)簧鋼生産(chan)工藝的發(fā)展  為了提(ti)高彈簧鋼(gāng)的質量，工(gong)業發達👣已(yǐ)普通采用(yong)爐外精煉(liàn)技術、連鑄(zhu)工藝、新型(xíng)軋制和在(zai)線自動檢(jiǎn)測及控制(zhi)設備等。

為(wéi)了鋼的化(huà)學成分，降(jiang)低氣體和(hé)各種非金(jīn)屬加夾物(wu)🔞的含量，采(cai)❗用大容量(liàng)電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉，采(cai)用爐外鋼(gāng)包精煉，使(shǐ)氧含量😄（質(zhi)量分數）降(jiàng)至（0.0021~0.0010）%，生産出(chū)超純淨🏃‍♂️鋼(gang)，從而提高(gao)了彈簧的(de)設計和工(gōng)作應💋力。

連(lián)鑄生産工(gōng)藝在彈簧(huáng)鋼生産中(zhong)已被廣泛(fàn)采用。連鑄(zhu)可通過電(dian)磁攪拌、低(dī)溫鑄造等(deng)技術減小(xiao)鋼的偏析(xī)，減小二次(ci)氧化，表面(miàn)脫💃碳，使組(zu)織和性能(néng)穩定、均📞勻(yún)。

采用分列(lie)式全連續(xu)軋機，可提(ti)高尺寸精(jīng)度，表面質(zhì)量，同時也(ye)可使鋼材(cai)沿長度顯(xian)微組織均(jun1)勻。在軋制(zhi)💁過程中為(wéi)了産品的(de)表面♉質量(liang)采用在線(xian)自動檢測(cè)和控制。為(wei)了适合變(bian)截面彈簧(huang)扁鋼生産(chǎn)而了奧氏(shi)體軋制成(chéng)形新工藝(yi)，即先将鋼(gang)加熱到奧(ao)氏體區再(zai)急冷至亞(ya)穩奧氏體(tǐ)區進行塑(sù)性加工🔴并(bìng)淬火處理(lǐ)🏒。這種工藝(yi)可🐉使鋼在(zài)不降低塑(sù)性的同時(shí)提。此外還(hai)有通過軋(zha)後在線熱(rè)處理和表(biǎo)面硬化處(chu)理來提高(gao)彈📱簧鋼的(de)性能等。

（2）合(hé)金鋼的發(fa)展  合金元(yuan)素的主要(yao)作用是提(tí)高力學⛱️性(xing)能，工藝性(xìng)能及賦予(yu)某種性能(neng)。氣門彈簧(huang)和懸架彈(dàn)簧已廣泛(fan)應用SiCr鋼✍️。Si是(shì)抗🔱應力松(song)弛的合金(jin)元素，在SiCr鋼(gāng)中添加V、Mo形(xíng)成SiCrV和SiCrMo鋼，可(kě)以提高🆚疲(pí)勞壽🔴命和(he)抗松弛性(xing)能。同時SiCr拉(la)拔鋼絲，其(qi)在高溫下(xià)工作時的(de)抗松弛💋性(xìng)能，比琴鋼(gāng)絲和重要(yào)用途碳素(su)彈簧🏃🏻‍♂️鋼絲(sī)要好。随着(zhe)發動機高(gāo)速小型化(huà)，抗顫振性(xing)能好、質量(liang)輕、彈性模(mo)量小的Ti合(he)金了較為(wéi)廣泛的應(ying)用，其強度(du)可達2000 MPa。

（3）低碳(tan)奧氏體鋼(gang)的發展  低(di)碳奧氏體(tǐ)鋼38SiMnB是我國(guo)自主的一(yī)種新型🏃‍♂️的(de)彈簧鋼，在(zài)此基礎上(shang)的38SiMnVBE具優越(yuè)性，具有高(gao)🤩強韌性、高(gao)淬透性、高(gāo)應用性和(he)比。在進行(hang)   晶粒♻️控制(zhi)軋🐉制後，其(qi)抗拉強度(du) =（2030~2140）MPa，屈服🧑🏽‍🤝‍🧑🏻強度(dù) =（900~2010）MPa，伸長率 =（12~15）%，面(mian)縮率 =（48~55）%。為少(shǎo)片變截面(miàn)闆彈簧提(ti)供了的材(cai)料。

（4）不鏽鋼(gang)的發展  我(wo)國是生産(chan)不鏽鋼的(de)大國，随着(zhe)不👣鏽鋼的(de)生産發展(zhǎn)，自然也了(le)不少品種(zhǒng)，目前已達(da)50多👅種，，基本(ben)滿足了國(guó)内生産發(fa)展的需要(yào)，對當前的(de)一些新品(pǐn)種作簡要(yao)說明。

1）奧氏(shi)體不鏽鋼(gāng)體系的初(chu)步形成。為(wei)了碳元素(su)造成的不(bu)鏽鋼晶界(jie)腐蝕疲勞(láo)，出低碳奧(ao)氏體不鏽(xiu)鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了(le)提高🤟其性(xing)🙇🏻能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和(he)⛷️N等元素。

2）含(hán)氮不鏽鋼(gang)的發展。 在(zài)不鏽鋼中(zhōng)以氮代碳(tan)取得了成(cheng)果。在奧氏(shì)體不鏽鋼(gang)中N和C有許(xu)多共同特(te)性。N穩定奧(ao)氏🌈體的作(zuo)用比Ni大，與(yu)C相當。N與Mn結(jie)合能取代(dài)比較貴的(de)Ni。

在奧氏體(tǐ)中N也是的(de)固溶元素(su)之一。N與Cr的(de)親和力要(yao)比C與Cr的親(qin)和🙇🏻力小，奧(ào)氏體鋼很(hěn)少見到Cr2N的(de)析出。因此(ci)N能在🌂不降(jiang)低耐蝕性(xing)能的基礎(chǔ)上，提高不(bu)鏽鋼強度(dù)。

3）   鐵素體不(bu)鏽鋼的發(fā)展。 鐵素體(tǐ)不鏽鋼具(ju)有良好的(de)腐蝕🔞性能(néng)和   性能，其(qi)抗應力腐(fǔ)蝕性能優(you)于奧氏體(tǐ)不鏽鋼。價(jia)格比奧氏(shì)體不鏽鋼(gang)便宜。但存(cun)在可焊性(xing)差、脆性傾(qīng)向比⛷️較大(dà)的💃缺點，生(shēng)産和使用(yong)受到限制(zhi)🙇🏻。通過降低(di)鋼中的碳(tan)和氮的含(han)量，添加Ti、Nb、Zr、Ta等(deng)穩定化元(yuán)⭐素，添加Cu、AI、V等(deng)焊縫金屬(shǔ)韌化元素(su)三種途徑(jìng)，可以鐵素(su)♌體鋼的可(ke)焊性和脆(cuì)性。

4）奧氏體(tǐ)鋼的發展(zhan)。 奧氏體鋼(gang)指Cr、Mo、N含量顯(xiǎn)着高于常(cháng)規不鏽鋼(gāng)的奧氏體(tǐ)鋼。其中比(bǐ)較着名的(de)是含6% Mo的鋼(gang)（245S Mo）。這類鋼具(jù)有非常好(hao)的耐局⛱️部(bu)腐蝕性能(néng)，在海水、充(chōng)氣、存在縫(féng)隙、低速沖(chòng)刷條件下(xià)，有良好的(de)抗點蝕性(xing)能（PI 40）和較好(hǎo)的抗應力(lì)腐蝕性能(neng)，是Ni基合金(jīn)和钛合金(jin)的代用材(cái)料。

5）超馬氏(shì)體不鏽鋼(gāng)的發展。 傳(chuán)統的馬氏(shi)體不鏽鋼(gang)2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足(zu)🙇🏻夠的延展(zhan)性，在冷頂(ding)鍛變形過(guo)程中對應(yīng)力敏感，冷(lěng)加工成形(xing)比較困難(nán)。加之鋼的(de)可焊性比(bǐ)較差，使用(yòng)範圍受到(dào)限制💘。為克(kè)服🚶馬氏體(ti)鋼的上述(shu)不足，近來(lai)已🔱找到一(yī)種途徑，就(jiù)是通過降(jiàng)低鋼的C、Ti含(han)量，增加Ni含(han)量，一個新(xīn)系列合金(jin)鋼——超馬氏(shi)體鋼。這類(lèi)鋼抗拉，延(yan)展性好，焊(han)接性能也(ye)，因此超馬(mǎ)氏體鋼又(you)稱為軟馬(mǎ)氏🤟體鋼或(huò)可焊接馬(mǎ)氏體鋼。

（5）彈(dan)簧鋼絲的(de)發展  彈簧(huáng)鋼絲經過(guò)100的發展，工(gōng)藝技術經(jing)曆了由鉛(qiān)淬火到油(yóu)淬火，現又(you)發展到感(gǎn)應加熱淬(cui)火。再加上(shàng)工💔藝技💔術(shu)裝備和完(wán)善，品種質(zhi)量不斷新(xīn)。近來的閥(fa)門用彈簧(huang)鋼絲感應(yīng)加熱淬火(huo)和回火處(chu)理工藝，試(shì)驗證明，由(yóu)于感應加(jia)熱時間🛀🏻短(duǎn)，淬火組織(zhi)細小，鋼絲(si)🛀🏻表面幾乎(hū)沒有脫碳(tàn)層，所以其(qi)塑性、韌性(xìng)、抗松弛性(xìng)、斷裂韌性(xing)、延遲斷裂(lie)抗力、疲勞(láo)壽命等都(dou)比油淬💯火(huo)回火鋼絲(si)有較大提(tí)高。

另一種(zhong)研究取得(de)成效的   晶(jīng)粒形變熱(re)處理鋼絲(si)已能實地(dì)應用💯，   晶粒(lì)形變熱處(chu)理是組織(zhī)   化與形變(biàn)熱處理相(xiàng)結合的一(yi)種複合🧡強(qiáng)韌化工藝(yi)。它既可提(ti)高鋼絲的(de)力學性能(neng)，同時又能(néng)鋼絲的表(biao)面質量。材(cái)料表面質(zhì)量對疲勞(láo)性能影響(xiǎng)很大。為了(le)表面質量(liang)，對有要求(qiu)的材料采(cǎi)用剝皮❄️工(gōng)藝，将表層(ceng)去掉0.1mm。對0.5mm的(de)缺💃陷采用(yong)渦流探傷(shang)。對拔絲過(guò)程表面産(chan)生的凹凸(tū)不平，可用(yòng)電解研磨(mó)，使表面⛷️粗(cu)糙度降到(dao) =（6.5~3.4） m。

（6）不鏽鋼絲(sī)的發展  近(jìn)年來不鏽(xiu)彈簧鋼絲(si)生産發展(zhan)較快。國内(nèi)需求量增(zeng)大的品種(zhong)主要為1Cr18Ni9和(hé)0Cr17Ni7AI。

的鋼絲生(shēng)産工藝流(liu)程特點是(shi)盤條先剝(bao)皮處理，去(qu)除熱加工(gong)在表面造(zào)成的缺陷(xian)，除次固溶(róng)處理後要(yao)進行酸洗(xi)😄外，整⭕個冷(leng)加工過程(chéng)均保持光(guāng)亮表面。

随(sui)着工藝的(de)發展，不繡(xiu)鋼絲生産(chǎn)流程進一(yi)步簡化，将(jiāng)部分原屬(shǔ)金屬制品(pǐn)行業質量(liang)控制簡化(hua)，轉換為🈚對(duì)盤條質量(liàng)的要求。在(zai)粗拉絲機(jī)後，應用清(qīng)潔球擦拭(shì)和水中清(qing)洗，去除表(biao)面塗層和(he)殘餘潤滑(hua)膜。在光亮(liang)熱處理✍️前(qián)配備電解(jiě)酸洗、堿中(zhōng)和、水沖洗(xi)和烘幹裝(zhuāng)置，   去除鋼(gang)絲表面油(you)污，表面質(zhi)量。

（7）形狀記(ji)憶合金的(de)  目前在彈(dan)簧方面有(you)應用前途(tú)的單向形(xíng)狀記憶合(he)金，以50Ti和50Ni性(xing)能。形狀記(jì)憶合金制(zhì)成的彈簧(huáng)，受溫度的(de)作用可伸(shēn)縮。主要用(yong)于恒溫、恒(heng)載荷、恒變(biàn)形量的控(kòng)制系😍統中(zhong)。由于是靠(kao)彈簧伸縮(suō)推動執行(háng)機構，所以(yi)彈簧的工(gōng)作⭐應力變(biàn)化🌈較大。

（8）陶(tao)瓷的應用(yòng)  陶瓷的彈(dan)性模量高(gāo)，斷裂強度(du)低，适用于(yu)🏃‍♀️變形不大(da)🏒的地方。目(mù)前正在的(de)有耐熱、、絕(jue)緣性好的(de)陶瓷，應用(yòng)的♌有超塑(su)性鋅合金(jīn)（SPZ），在常溫下(xia)具有高的(de)強度。另外(wài)，還有的氮(dàn)化矽，能，可(kě)達1000℃。但陶瓷(cí)彈簧不🙇🏻适(shì)用于在沖(chong)擊載荷下(xià)工作。

（9）纖維(wei)增強塑料(liao)在彈簧中(zhōng)應用  玻璃(li)纖維增強(qiáng)塑料🙇‍♀️（GFRP）闆簧(huang)在英、美❌和(he)日本等國(guó)已廣泛應(yīng)用，除用于(yú)橫置懸架(jià)❤️外，還可用(yòng)于輕☁️型車(chē)♍輛，如賽車(che)的縱置懸(xuan)架。目前又(you)研制成功(gong)了碳素纖(xiān)維增強塑(sù)料（GFRP）懸架彈(dàn)簧，比金屬(shǔ)闆簧要輕(qīng)20%。