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彈簧鋼英文名稱:spring steel定義:含碳量為0.60%~0.95%的碳鋼,是經冷變形強化的一種較好的彈簧鋼絲,用于制作各種彈簧。所屬學科:機械工程(一級學科);儀器儀表材料(二級學科);彈性材料(儀器儀表)(三級學科)
彈簧鋼主要是有好的彈性,又由于它是在動載荷環(huán)境條件下工作的,所以對制造彈簧的材質最主要的應有高的屈服強度;在承受重載荷時不引起塑性變形;應有高的疲勞強度,在載荷反復作用下具有長的使用壽命;并有足夠的韌性和塑性,以防在沖擊力作用下突然脆斷。
彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈性,而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決于其彈性變形的能力,即在規(guī)定的范圍之內,彈性變形的能力使其承受一定的載荷,在載荷去除之后不出現(xiàn)永久變形。 彈簧鋼應具有優(yōu)良的綜合性能,如力學性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能,又稱抗松弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。為了滿足上述性能要求,彈簧鋼具有優(yōu)良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質量(嚴格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。 根據(jù)GB/T 13304《鋼分類》標準,按照基本性能及使用特性一,彈簧鋼屬于機械結構用鋼;按照質量等級,屬于特殊質量鋼,即在生產過程中需要特別嚴格控制質量和性能的鋼。按照我國習慣,彈簧鋼屬于特殊鋼 ,制作彈簧鋼的時候技術要求比較高,技術的過硬直接決定品質的高低。
彈簧通常在交變應力作用下長期工作,因此要有很高的疲勞極限,以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。
在特定環(huán)境中使用的彈簧,對鋼絲還會有一些特殊要求,例如:在腐蝕介質中使用的彈簧,必須有良好的
抗腐蝕性能。精密儀器中使用的彈簧,應具有長期穩(wěn)定性和靈敏性,溫度系數(shù)要低,品質因素要高,后效作用
要小,彈性模量要恒定。在高溫條件下工作的彈簧,要求在高溫時仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性
能等。
此外,還應考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態(tài)鋼
絲直接繞制彈簧,彈簧成形后經消除應力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強度要略高于油淬火回火鋼絲。
大規(guī)格冷拉鋼絲彈力太大,繞制彈簧很困難,所以冷拉彈簧鋼絲使用規(guī)格一般小于8.0mm,油淬火回火鋼絲使用
規(guī)格一般小于13.0mm。實際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態(tài)彈簧鋼絲,冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑
15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。
彈簧根據(jù)運行狀態(tài)可分為靜態(tài)簧和動態(tài)簧。靜態(tài)彈簧指服役期振動次數(shù)有限的彈簧,如安全閥彈簧,彈簧
墊,秤盤彈簧,定載荷彈簧,機械彈簧,手表游絲等。動態(tài)彈簧指服役期振動次數(shù)達1×106次以上的彈簧,如
發(fā)動機閥門彈簧,車輛懸掛簧,防震彈簧,聯(lián)軸器彈簧,電梯緩沖彈簧等。靜態(tài)彈簧選材時主要考慮抗拉強度
和穩(wěn)定性,動態(tài)彈簧選材時主要考慮疲勞,松弛及共振性能。
彈簧根據(jù)負荷狀況可分為輕載荷、一般載荷和重載荷三種狀態(tài)。輕載荷指承受靜態(tài)應力,應力較低,變形
量較小的彈簧,如安全裝置用彈簧,吸收振動用彈簧等。設計使用壽命103~104次。
耐磨彈簧鋼、耐高溫彈簧鋼、拉伸彈簧鋼、高彈力彈簧鋼、硬態(tài)彈簧鋼、彈簧鋼狀態(tài)、全硬彈簧鋼、1/2(半硬
)彈簧鋼、
一般載荷指設計壽命105~106次,在振動頻率300次/min條件下使用的普通彈簧。在許用應力范圍內,壽命
保證1×106次,載荷應力越低,壽命越長。
重載荷指長時間工作、振動頻繁的彈簧。如閥門彈簧,空氣錘、壓力機、液壓控制器彈簧,其載荷較高,
常常在低于許用應力10%左右使用,使用壽命大于1×106次,通常為107次。
彈簧選材的原則是:首先滿足功能要求,其次是強度要求,最后才考慮經濟性。
碳素彈簧鋼是彈簧鋼中用途廣泛,用量最大的鋼類。鋼中含0.60%~0.90%的碳和0.3%~1.20%的錳,不再添加其
它合金元素,使用成本相對較低。碳素彈簧鋼絲經適當?shù)募庸せ驘崽幚恚梢垣@得很高的抗拉強度,足夠的韌
性和良好的疲勞壽命。但碳素鋼絲的淬透性低,抗松弛性能和耐蝕性能差,彈性模量的溫度系數(shù)較大(高達300
×10-6/℃),適用于制造截面較小,工作溫度較低(120℃>)的彈簧。
合金彈簧鋼一般含0.45%~0.70%的碳和一定量的Si,Mn,Cr,V,W及B等合金元素。合金元素的加入改善彈簧鋼
的抗松弛性能,提高鋼的韌性,同時顯著提高鋼的淬透性和使用溫度,適用于制造較大截面,較高溫度下使用
的彈簧。 |