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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(nèi)，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(zhì)量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質(zhì)量(嚴格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外和尺寸。
根據(jù)《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(jié)構(gòu)用鋼；按照質(zhì)量等級，屬于特殊質(zhì)量鋼，即在生產(chǎn)過程中需要特別嚴格控制質(zhì)量和性能的鋼。按照我國習慣，彈簧鋼屬于特殊鋼
二 分類
.碳素彈簧鋼
碳素彈簧鋼的碳含量(質(zhì)量分數(shù))一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量(質(zhì)量分數(shù)) (0.50%~0.80%)如65、70、85和較高錳含量(質(zhì)量分數(shù)) (0.90~1.20%)，如65Mn兩類。
2.合金彈簧鋼
合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎上，通過適當加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能，以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。
合金彈簧鋼的基本組成系列有，硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎上，有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。
此外，還從其他鋼類，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼，選擇一些牌號作為彈簧用鋼。
彈簧鋼概述
彈簧在沖擊、振動或長期交應力下使用，所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加硅含量Wsi提高性能；另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來，結(jié)合我國資源，并根據(jù)汽車、拖拉機設計新技術(shù)的要求，研制出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種，延長了彈簧的使用壽命，提高了彈簧質(zhì)量
彈簧鋼是專門用來制造各種彈簧和彈性元件或類似性能要求的結(jié)構(gòu)零件的主要材料。
1．性能要求①高的彈性極限σe和屈強比σs/σb，以保證優(yōu)良的彈性性能，即吸收大量的彈性能而不產(chǎn)生塑性變形；②高的疲勞極限，疲勞是彈簧的最主要破壞形式之一，疲勞性能除與鋼的成分結(jié)構(gòu)有關(guān)以外，還主要地受鋼的冶金質(zhì)量（如非金屬夾雜物）和彈簧表面質(zhì)量（如脫碳）的影響；③足夠的塑性和韌性，以防止沖擊斷裂；④其它性能，如良好的熱處理和塑性加工性能，特殊條件下工作的耐熱性或耐蝕性要求等。
2．成分特點鋼中碳與合金元素的含量及作用為：（1）中、高碳一般地，碳素彈簧鋼wc＝0.6％~0.9％，合金彈簧鋼wc＝0.45％~0.70％，經(jīng)淬火加中溫回火后得到回火托氏體組織，能較好地保證彈簧的性能要求。（2）合金元素普通用途的合金彈簧鋼一般是低合金鋼。主加元素為Si、Mn、Cr等，其主要作用是提高淬透性、固溶強化基體并提高回火穩(wěn)定性；輔加元素為Mo、W、V等強碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脫碳缺陷、Mn引起的過熱缺陷并提高回火穩(wěn)定性及耐熱性等。
3．常用彈簧鋼表12-10為我國常用彈簧鋼的牌號、性能特點和主要用途，其成分、熱處理工藝和力學性能可參照有關(guān)國家標準（如GB1222－1984）。表12-10常用主要彈簧鋼的牌號性能特點與用途種類鋼號性能特點產(chǎn)要用途碳素彈簧鋼普通Mn量65硬度、強度、屈強比高，但淬透性差，耐熱性不好，承受動載和疲勞載荷的能力低價格低廉，多應用于工作溫度不高的小型彈簧<12mm或不重要的較大彈簧7085較高Mn量65Mn淬透性、綜合力學性能優(yōu)于碳鋼，但對過熱比較敏感價格較低，用量很大，制造各種小截面<15mm的扁簧、發(fā)條、減震器與離合器簧片，剎車軸等合金彈簧鋼Si-Mn系55Si2Mn強度高、彈性好，抗回火穩(wěn)定性佳；但易脫碳和石墨化。含B鋼淬透性明顯提高主要的彈簧鋼類，用途很廣，可制造各種中等截面<25mm的重要彈簧，如汽車、拖拉機板簧、螺旋彈簧等60Si2Mn55Si2MnB55SiMnVBCr系50CrVA淬透性優(yōu)良、回火穩(wěn)定性高、脫碳與石墨化傾向低；綜合力學性能佳，有一定的耐蝕性，含V、Mo、W等元素的彈簧具有一定的耐高溫性；由于均為高級優(yōu)質(zhì)鋼，故疲勞性能進一步改善用于制造載荷大的重型大型尺寸（50~60mm）的重要彈簧，如發(fā)動機閥門彈簧、常規(guī)武器取彈鉤彈簧、破碎機彈簧；耐熱彈簧，如鍋爐安全閥彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈等60CrMnA60CrMnBA60CrMnMoA60Si2CrA60Si2CrVA1）碳素彈簧鋼（即非合金彈簧鋼）其價格便宜但淬透性較差，適合于截面尺寸較小的非重要彈簧，其中以65、65Mn最常用。2）合金彈簧鋼根據(jù)主加合金元素種類不同可分為兩大類：Si-Mn系彈簧鋼和Cr系彈簧鋼。前者淬透性較碳鋼高，價格不很昂貴，故應用最廣，主要用于截面尺寸不大于25mm的各類彈簧，60Si2Mn是其典型代表；后者的淬透性較好，綜合力學性能高，彈簧表面不易脫碳，但價格相對較高，一般用于截面尺寸較大的重要彈簧，50CrVA是其典型代表。
4．熱處理特點彈簧鋼的熱處理取決于彈簧的加工成形方法，一般可分為熱成形彈簧和冷成形彈簧兩大類：1）熱成形彈簧對截面尺寸＞10mm各種大型和形狀復雜的彈簧均采用熱成形（如熱軋、熱卷），如汽車、拖拉機、火車的板簧和螺旋彈簧。其簡明加工路線為：扁鋼或圓鋼下料→加熱壓彎或卷繞→淬火中溫回火→表面噴丸處理，使用狀態(tài)組織為回火托氏體。噴丸可強化表面并提高彈簧表面質(zhì)量，顯著改善疲勞性能。2）冷成形彈簧截面尺寸＜10mm的各種小型彈簧可采用冷成形（如冷卷、冷軋），如儀表中的螺旋彈簧、發(fā)條及彈簧片等。這類彈簧在成形前先進行冷拉（冷軋）、淬火中溫回火或鉛浴等溫淬火后冷拉（軋）強化；然后再進行冷成形加工，此過程中將進一步強化金屬，但也產(chǎn)生了較大的內(nèi)應力和脆性，故在其后應進行低溫去應力退火（一般200～400℃）。 |
公安備案號21010302000002
