彈簧(huang)材料的(de)發展

随着彈(dan)簧應用(yong)技術的(de)發展，對(dui)彈簧材(cai)料提出(chu)了多的(de)要求。主(zhu)要💃是在(zai)高應力(li)下的提(ti)高疲勞(lao)壽命和(he)抗🧑🏽‍🤝‍🧑🏻松弛(chi)性能方(fang)面；其次(ci)是根據(ju)不同的(de)用途，要(yao)求具有(you)耐蝕性(xing)、非磁性(xing)✂️、導電性(xing)、性、耐熱(re)性等方(fang)面。為此(ci)，彈簧材(cai)料除了(le)新品種(zhong)外⚽，另從(cong)嚴格控(kong)制化學(xue)成分，降(jiang)低非金(jin)屬夾雜(za)，提高表(biao)面質量(liang)和尺寸(cun)精度等(deng)方面取(qu)得了有(you)益的👈成(cheng)效。

（1）彈簧(huang)鋼生産(chan)工藝的(de)發展  為(wei)了提高(gao)彈簧鋼(gang)的質量(liang)，工業發(fa)👈達已☁️普(pu)通采用(yong)爐外精(jing)煉技術(shu)、連鑄工(gong)藝、新型(xing)軋♉制和(he)在線⛹🏻‍♀️自(zi)動檢測(ce)及控制(zhi)設備等(deng)。

為了鋼(gang)的化學(xue)成分，降(jiang)低氣體(ti)和各種(zhong)非金屬(shu)加夾物(wu)的含量(liang)，采用大(da)容量電(dian)爐或轉(zhuan)爐熔煉(lian)，采用爐(lu)外鋼包(bao)精煉，使(shi)氧含量(liang)（質量分(fen)數）降至(zhi)（0.0021~0.0010）%，生産出(chu)超純淨(jing)鋼，從而(er)提高了(le)彈簧的(de)設計和(he)工作應(ying)力。

連鑄(zhu)生産工(gong)藝在彈(dan)簧鋼生(sheng)産中已(yi)被廣泛(fan)采用。連(lian)🐆鑄可通(tong)過電磁(ci)攪拌、低(di)溫鑄造(zao)等技術(shu)減小鋼(gang)的偏析(xi)，減小二(er)次氧化(hua)，表面脫(tuo)碳，使組(zu)織和性(xing)能穩定(ding)、均🌈勻。

采(cai)用分列(lie)式全連(lian)續軋機(ji)，可提高(gao)尺寸精(jing)度，表面(mian)質量，同(tong)時👌也可(ke)使鋼材(cai)沿長度(du)顯微組(zu)織均勻(yun)。在軋制(zhi)過程中(zhong)為❗了産(chan)品的表(biao)面質量(liang)采用在(zai)線自動(dong)檢測和(he)控制。為(wei)了适📞合(he)變截面(mian)彈簧扁(bian)鋼生産(chan)而了奧(ao)氏體軋(zha)制成形(xing)新工藝(yi)，即先将(jiang)鋼加熱(re)到奧氏(shi)體區再(zai)👨‍❤️‍👨急冷至(zhi)亞穩奧(ao)氏體區(qu)進行塑(su)性加工(gong)并淬火(huo)處理。這(zhe)種工藝(yi)可使✌️鋼(gang)在不降(jiang)低塑性(xing)的同時(shi)提。此👌外(wai)還有通(tong)過軋⛷️後(hou)在線熱(re)處理和(he)表面硬(ying)化處理(li)來提高(gao)彈簧鋼(gang)的性能(neng)等。

（2）合金(jin)鋼的發(fa)展  合金(jin)元素的(de)主要作(zuo)用是提(ti)高力學(xue)性能，工(gong)藝性能(neng)及賦予(yu)某種性(xing)能。氣門(men)彈簧和(he)懸架✨彈(dan)簧已廣(guang)泛應用(yong)SiCr鋼。Si是抗(kang)🔅應力松(song)弛的合(he)金元素(su)，在SiCr鋼中(zhong)添加V、Mo形(xing)成SiCrV和SiCrMo鋼(gang)，可以提(ti)高💃疲勞(lao)壽命和(he)抗松弛(chi)性能。同(tong)時SiCr拉拔(ba)鋼絲，其(qi)在高溫(wen)下工作(zuo)時的抗(kang)松弛♌性(xing)能，比琴(qin)鋼絲和(he)重要用(yong)途碳素(su)彈簧☁️鋼(gang)絲要好(hao)。随着發(fa)動機高(gao)速👈小型(xing)化，抗顫(chan)振性能(neng)好、質量(liang)輕、彈性(xing)模量小(xiao)的Ti合金(jin)了♍較為(wei)廣泛的(de)應用，其(qi)強度可(ke)達2000 MPa。

（3）低碳(tan)奧氏體(ti)鋼的發(fa)展  低碳(tan)奧氏體(ti)鋼38SiMnB是我(wo)國自主(zhu)🌂的一🏃🏻‍♂️種(zhong)新型🌈的(de)彈簧鋼(gang)，在此基(ji)礎上的(de)38SiMnVBE具優越(yue)性，具🌂有(you)高♍強韌(ren)性、高💛淬(cui)透性、高(gao)應用性(xing)和比。在(zai)進行   晶(jing)粒控制(zhi)軋制後(hou)，其抗拉(la)強度 =（2030~2140）MPa，屈(qu)服強度(du) =（900~2010）MPa，伸長率(lü) =（12~15）%，面縮率(lü) =（48~55）%。為少片(pian)變截面(mian)闆彈簧(huang)提供了(le)的材料(liao)。

（4）不鏽鋼(gang)的發展(zhan)  我國是(shi)生産不(bu)鏽鋼的(de)大國，随(sui)着不🧑🏽‍🤝‍🧑🏻鏽(xiu)鋼的生(sheng)産發展(zhan)，自然也(ye)了不少(shao)品種，目(mu)前已達(da)50多種，，基(ji)本滿💘足(zu)了國内(nei)生産發(fa)展的需(xu)要，對當(dang)前的一(yi)些新品(pin)種作簡(jian)要說明(ming)。

1）奧氏體(ti)不鏽鋼(gang)體系的(de)初步形(xing)成。為了(le)碳元素(su)造成的(de)🥰不🔅鏽鋼(gang)晶界腐(fu)蝕疲勞(lao)，出低碳(tan)奧氏體(ti)不鏽鋼(gang)0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了(le)🌈提高👅其(qi)性能可(ke)♉加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等(deng)元素。

2）含(han)氮不鏽(xiu)鋼的發(fa)展。 在不(bu)鏽鋼中(zhong)以氮代(dai)碳取得(de)了成果(guo)。在奧氏(shi)體不鏽(xiu)鋼中N和(he)C有許多(duo)共同特(te)性。N穩定(ding)奧氏體(ti)的作用(yong)❌比Ni大💋，與(yu)C相當。N與(yu)Mn結合能(neng)取代比(bi)較貴的(de)Ni。

在奧氏(shi)體中N也(ye)是的固(gu)溶元素(su)之一。N與(yu)Cr的親和(he)力要比(bi)C與Cr的親(qin)和力小(xiao)，奧氏體(ti)鋼很少(shao)見到Cr2N的(de)析出。因(yin)此🍉N能在(zai)不降低(di)耐🤞蝕性(xing)能的基(ji)礎上，提(ti)高不鏽(xiu)鋼強度(du)。

3）   鐵素體(ti)不鏽鋼(gang)的發展(zhan)。 鐵素體(ti)不鏽鋼(gang)具有良(liang)好的🔞腐(fu)蝕性📱能(neng)和   性能(neng)，其抗應(ying)力腐蝕(shi)性能優(you)于奧氏(shi)體🚩不鏽(xiu)鋼。價格(ge)比奧氏(shi)體不鏽(xiu)鋼便宜(yi)。但存在(zai)可焊性(xing)差、脆性(xing)傾向比(bi)較大的(de)缺點，生(sheng)産和使(shi)✉️用受到(dao)限制。通(tong)過降低(di)鋼中的(de)碳🧡和氮(dan)的含🈲量(liang)，添加Ti、Nb、Zr、Ta等(deng)穩定化(hua)元素，添(tian)加Cu、AI、V等焊(han)✉️縫金屬(shu)韌化元(yuan)素三種(zhong)途徑，可(ke)以鐵素(su)體鋼的(de)可焊性(xing)和脆性(xing)。

4）奧氏體(ti)鋼的發(fa)展。 奧氏(shi)體鋼指(zhi)Cr、Mo、N含量顯(xian)着高于(yu)常規不(bu)鏽鋼的(de)奧氏體(ti)鋼。其中(zhong)比較着(zhe)名的是(shi)含6% Mo的鋼(gang)（245S Mo）。這類鋼(gang)具有非(fei)常好的(de)👉耐局部(bu)腐蝕性(xing)能，在海(hai)水、充氣(qi)、存在縫(feng)隙、低速(su)沖刷條(tiao)件下，有(you)良好的(de)‼️抗點蝕(shi)性能（PI 40）和(he)較好的(de)🔴抗應力(li)腐蝕性(xing)能，是Ni基(ji)合金和(he)🌈钛合金(jin)的♌代用(yong)材料。

5）超(chao)馬氏體(ti)不鏽鋼(gang)的發展(zhan)。 傳統的(de)馬氏體(ti)不鏽鋼(gang)2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏(fa)足夠的(de)延展性(xing)，在冷頂(ding)鍛變形(xing)過程中(zhong)對應力(li)敏感，冷(leng)加工成(cheng)形比💘較(jiao)困難。加(jia)之鋼的(de)可焊性(xing)比較差(cha)，使用範(fan)圍受到(dao)限制。為(wei)克服馬(ma)氏體鋼(gang)的上述(shu)不足，近(jin)來已找(zhao)到一種(zhong)途徑，就(jiu)是通過(guo)降低鋼(gang)的C、Ti含量(liang)，增加Ni含(han)量，一個(ge)新系列(lie)合金鋼(gang)——超馬氏(shi)體鋼。這(zhe)類鋼抗(kang)拉，延展(zhan)性好，焊(han)接性能(neng)也，因此(ci)超馬氏(shi)體鋼又(you)稱為軟(ruan)馬氏體(ti)鋼或可(ke)焊接馬(ma)氏體鋼(gang)。

（5）彈簧鋼(gang)絲的發(fa)展  彈簧(huang)鋼絲經(jing)過100的發(fa)展，工藝(yi)技術經(jing)🛀🏻曆了🐕由(you)鉛淬火(huo)到油淬(cui)火，現又(you)發展到(dao)感應加(jia)熱🔞淬火(huo)🐆。再加上(shang)工藝技(ji)術裝備(bei)和完善(shan)，品種質(zhi)量不斷(duan)♻️新。近來(lai)的閥門(men)👄用彈簧(huang)鋼絲感(gan)應加熱(re)淬火和(he)回火🌈處(chu)理工藝(yi)，試驗證(zheng)明⛷️，由于(yu)感應加(jia)熱時間(jian)短，淬火(huo)組織細(xi)小，鋼絲(si)表面幾(ji)乎沒有(you)脫碳層(ceng)，所以其(qi)塑性、韌(ren)性、抗松(song)弛性、斷(duan)裂韌性(xing)、延遲斷(duan)裂抗力(li)、疲勞壽(shou)命等都(dou)比油淬(cui)火回火(huo)🌍鋼絲有(you)較大提(ti)高。

另一(yi)種研究(jiu)取得成(cheng)效的   晶(jing)粒形變(bian)熱處理(li)鋼絲已(yi)能實地(di)應用，   晶(jing)粒形變(bian)熱處理(li)是組織(zhi)   化與形(xing)變熱處(chu)理相結(jie)合的一(yi)種⛹🏻‍♀️複合(he)強韌化(hua)工藝。它(ta)既可提(ti)高鋼絲(si)的力學(xue)性🐅能，同(tong)時又能(neng)鋼絲的(de)表面質(zhi)量。材料(liao)表面質(zhi)量對疲(pi)勞性能(neng)影響很(hen)大。為了(le)表面質(zhi)量，對有(you)要求的(de)材料采(cai)用剝皮(pi)工藝，将(jiang)表層💘去(qu)掉0.1mm。對0.5mm的(de)缺陷采(cai)用渦流(liu)👣探傷。對(dui)拔絲過(guo)程表面(mian)産生的(de)凹凸不(bu)平，可用(yong)電解研(yan)磨，使表(biao)面粗糙(cao)度降到(dao) =（6.5~3.4） m。

（6）不鏽鋼(gang)絲的發(fa)展  近年(nian)來不鏽(xiu)彈簧鋼(gang)絲生産(chan)發展較(jiao)快。國内(nei)需求量(liang)增大的(de)品種主(zhu)要為1Cr18Ni9和(he)0Cr17Ni7AI。

的鋼絲(si)生産工(gong)藝流程(cheng)特點是(shi)盤條先(xian)剝皮處(chu)理，去除(chu)熱㊙️加工(gong)在🥵表面(mian)造成的(de)缺陷，除(chu)次固溶(rong)處理後(hou)要進行(hang)酸洗🚩外(wai)，整🚶個冷(leng)加工過(guo)程均保(bao)持光亮(liang)表面。

随(sui)着工藝(yi)的發展(zhan)，不繡鋼(gang)絲生産(chan)流程進(jin)一步簡(jian)化，将部(bu)分原👨‍❤️‍👨屬(shu)金屬制(zhi)品行業(ye)質量控(kong)制簡化(hua)，轉換為(wei)對盤條(tiao)質🎯量的(de)要求。在(zai)粗❓拉絲(si)機後，應(ying)用清潔(jie)球擦拭(shi)和水中(zhong)清洗☀️，去(qu)除表面(mian)塗層和(he)殘餘潤(run)滑膜。在(zai)光🌐亮熱(re)處理前(qian)配備電(dian)解酸洗(xi)、堿中和(he)、水沖洗(xi)和烘幹(gan)裝置，   去(qu)除鋼絲(si)表面油(you)污，表面(mian)質量。

（7）形(xing)狀記憶(yi)合金的(de)  目前在(zai)彈簧方(fang)面有應(ying)用前途(tu)的單向(xiang)👨‍❤️‍👨形狀記(ji)憶合金(jin)，以50Ti和50Ni性(xing)能。形狀(zhuang)記憶合(he)金制成(cheng)的彈簧(huang)，受溫度(du)的作用(yong)可伸縮(suo)。主要用(yong)于恒溫(wen)、恒載荷(he)、恒變形(xing)量的控(kong)制系統(tong)中。由于(yu)是靠👌彈(dan)簧伸縮(suo)推⭕動執(zhi)行機構(gou)，所以彈(dan)簧的工(gong)作應力(li)變化較(jiao)大。

（8）陶瓷(ci)的應用(yong)  陶瓷的(de)彈性模(mo)量高，斷(duan)裂強度(du)低，适用(yong)于變形(xing)不大的(de)地方。目(mu)前正在(zai)的有耐(nai)熱、、絕緣(yuan)性好的(de)陶瓷，應(ying)🏃‍♂️用的有(you)超塑性(xing)鋅合金(jin)（SPZ），在常溫(wen)下具有(you)高的強(qiang)度。另外(wai)，還🍓有的(de)氮化矽(xi)，能，可達(da)1000℃。但陶瓷(ci)彈簧不(bu)🈚适用于(yu)在沖擊(ji)載荷下(xia)工作。

（9）纖(xian)維增強(qiang)塑料在(zai)彈簧中(zhong)應用  玻(bo)璃纖維(wei)增強塑(su)料（GFRP）闆簧(huang)🏃在英、美(mei)♍和日本(ben)等國已(yi)廣泛應(ying)用，除用(yong)于橫置(zhi)懸架❓外(wai)，還可用(yong)于輕型(xing)車輛，如(ru)賽車的(de)縱置懸(xuan)架。目前(qian)又研🏃🏻‍♂️制(zhi)成功❌了(le)碳素纖(xian)維增強(qiang)塑料（GFRP）懸(xuan)架彈簧(huang)，比📐金屬(shu)闆簧要(yao)輕20%。