彈簧材(cai)料的發(fa)展

随(sui)着彈簧(huáng)應用技(jì)術的發(fā)展，對彈(dan)簧材料(liào)提出了(le)多☎️的🌈要(yao)🤟求。主要(yao)是在高(gao)應力下(xià)的提高(gao)疲勞壽(shòu)命和抗(kang)松弛🥵性(xing)能方面(mian)☎️；其次是(shi)根據不(bu)同的用(yong)途，要求(qiú)具有耐(nài)蝕性、非(fei)磁性、導(dǎo)電性、性(xìng)、耐熱性(xing)等方面(miàn)。為此，彈(dan)簧材料(liao)除了新(xīn)品種外(wai)，另從嚴(yán)格控制(zhi)化學❌成(chéng)分，降低(di)非金屬(shǔ)夾雜，提(ti)高表面(miàn)質量和(hé)尺寸精(jing)度等方(fāng)面取得(dé)了有益(yì)的成效(xiào)。

（1）彈簧鋼(gāng)生産工(gōng)藝的發(fa)展  為了(le)提高彈(dan)簧鋼的(de)質量，工(gōng)業發達(da)已普通(tong)采用爐(lu)外精煉(liàn)技術、連(lian)鑄工藝(yì)、新型軋(zhá)🈚制和在(zai)線自動(dong)檢測及(ji)控制設(shè)備等。

為(wei)了鋼的(de)化學成(cheng)分，降低(dī)氣體和(he)各種非(fēi)金屬加(jia)夾物🐅的(de)含💚量，采(cǎi)⚽用大容(rong)量電爐(lu)或轉爐(lú)熔煉，采(cai)用爐外(wài)🔞鋼包精(jīng)煉，使氧(yǎng)含量（質(zhì)量分數(shù)）降至（0.0021~0.0010）%，生(sheng)産出超(chao)純淨🎯鋼(gang)，從而🏒提(ti)高了彈(dan)簧的設(she)計和工(gōng)作應力(li)。

連鑄生(sheng)産工藝(yi)在彈簧(huang)鋼生産(chǎn)中已被(bei)廣泛采(cǎi)用。連鑄(zhu)可通過(guò)電磁攪(jiǎo)拌、低溫(wen)鑄造等(děng)技術減(jiǎn)小鋼的(de)偏析，減(jian)小二次(cì)氧化，表(biao)面脫碳(tan)，使組織(zhī)和性能(néng)穩定、均(jun1)勻。

采用(yòng)分列式(shi)全連續(xu)軋機，可(kě)提高尺(chǐ)寸精度(du)，表面質(zhì)量，同時(shí)也可使(shi)鋼材沿(yán)長度顯(xian)微組織(zhi)均勻。在(zài)軋制㊙️過(guo)程中為(wéi)了産品(pin)的表面(mian)🎯質量采(cai)用在線(xiàn)自動檢(jiǎn)測和控(kong)制。為了(le)适合變(biàn)截面彈(dàn)簧扁鋼(gāng)生産而(ér)了奧氏(shì)體軋制(zhi)成形新(xin)工藝🔱，即(jí)先将鋼(gang)加熱到(dào)奧氏體(ti)區再急(ji)冷至亞(ya)穩奧氏(shì)體區進(jin)行塑性(xìng)加工并(bìng)淬火處(chù)理。這種(zhong)工藝可(ke)使鋼在(zai)不降低(di)塑性的(de)同時提(tí)。此外還(hai)有通過(guò)軋後在(zài)線熱處(chu)理和表(biǎo)面硬化(huà)處理來(lai)提高彈(dàn)簧鋼的(de)性能等(děng)。

（2）合金鋼(gang)的發展(zhan)  合金元(yuan)素的主(zhu)要作用(yong)是提高(gao)力學💋性(xing)能，工藝(yi)性能及(ji)賦予某(mǒu)種性能(neng)。氣門彈(dan)簧和懸(xuan)架彈簧(huang)已廣泛(fan)應🔞用SiCr鋼(gang)。Si是抗❓應(yīng)力松弛(chí)的合金(jin)元素，在(zài)SiCr鋼中添(tiān)🌈加V、Mo形成(cheng)SiCrV和SiCrMo鋼，可(kě)以提高(gāo)疲勞壽(shòu)命和抗(kàng)松弛✉️性(xing)能。同時(shi)🙇🏻SiCr拉拔鋼(gāng)絲，其在(zài)高溫🏃🏻‍♂️下(xia)工作時(shí)🥵的抗松(sōng)弛🙇🏻性能(neng)，比琴鋼(gāng)絲和重(zhòng)要用途(tú)碳素彈(dan)簧鋼絲(sī)要好。随(suí)着發動(dong)機高速(su)小型化(hua)，抗顫振(zhèn)☔性能好(hao)、質量輕(qing)、彈性模(mo)量小的(de)🈲Ti合金了(le)較為廣(guǎng)泛的應(ying)用，其強(qiang)度可達(dá)2000 MPa。

（3）低碳奧(ào)氏體鋼(gāng)的發展(zhan)  低碳奧(ào)氏體鋼(gāng)38SiMnB是我國(guo)自主的(de)一🙇🏻種新(xīn)🌍型的彈(dàn)簧鋼，在(zai)此基礎(chǔ)上的38SiMnVBE具(ju)優越性(xìng)，具有高(gāo)✉️強韌性(xing)、高☔淬透(tou)性、高應(ying)用性和(he)比。在進(jìn)行   晶粒(li)✌️控制軋(zha)🚩制後，其(qi)😄抗拉強(qiang)度 =（2030~2140）MPa，屈服(fu)強度 =（900~2010）MPa，伸(shēn)⁉️長率 =（12~15）%，面(mian)縮率 =（48~55）%。為(wéi)少片變(bian)截面闆(pan)彈簧提(tí)供了的(de)材料。

（4）不(bu)鏽鋼的(de)發展  我(wo)國是生(shēng)産不鏽(xiu)鋼的大(da)國，随着(zhe)不鏽鋼(gāng)🌐的生産(chan)發展，自(zi)然也了(le)不少品(pǐn)種，目前(qián)已達50多(duō)種，，基本(ben)滿足了(le)國内生(sheng)産發展(zhǎn)的需要(yào)，對當前(qián)的一😄些(xie)新品種(zhǒng)作簡⛱️要(yào)說明。

1）奧(ao)氏體不(bú)鏽鋼體(ti)系的初(chu)步形成(cheng)。為了碳(tan)元素造(zào)成的不(bú)鏽🔞鋼晶(jīng)界腐蝕(shi)疲勞，出(chu)低碳奧(ao)氏體不(bú)鏽鋼0Cr18Ni9和(hé)🈲00Cr17Ni2Mo2。為了提(tí)高♉其性(xìng)❓能可加(jia)Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元(yuán)素。

2）含氮(dàn)不鏽鋼(gāng)的發展(zhan)。 在不鏽(xiù)鋼中以(yǐ)氮代碳(tàn)取得了(le)成🔱果。在(zai)奧氏體(ti)不鏽鋼(gang)中N和C有(yǒu)許多共(gong)同特性(xing)。N穩定奧(ào)氏⛱️體的(de)作用比(bi)Ni大，與C相(xiang)當。N與Mn結(jié)合能取(qu)代比較(jiao)貴的Ni。

在(zài)奧氏體(ti)中N也是(shì)的固溶(rong)元素之(zhī)一。N與Cr的(de)親和力(li)要比C與(yǔ)🆚Cr的親和(hé)力小，奧(ào)氏體鋼(gāng)很少見(jian)到Cr2N的析(xi)出。因此(cǐ)N能在不(bu)降低耐(nài)蝕性能(néng)的基礎(chǔ)上，提高(gao)不鏽鋼(gang)強度。

3）   鐵(tie)素體不(bu)鏽鋼的(de)發展。 鐵(tiě)素體不(bú)鏽鋼具(ju)有良好(hǎo)的腐蝕(shi)☎️性能💘和(he)🎯   性能，其(qi)抗應力(lì)腐蝕性(xìng)能優于(yu)奧氏體(ti)不鏽鋼(gāng)。價格比(bi)奧氏體(ti)不鏽鋼(gang)便宜。但(dan)存在可(kě)焊性差(chà)、脆性傾(qing)向比較(jiào)大的缺(quē)點，生産(chan)和使用(yong)受到限(xiàn)制。通過(guò)降低🔞鋼(gang)中的碳(tan)⛹🏻‍♀️和氮的(de)含量，添(tian)加Ti、Nb、Zr、Ta等😍穩(wen)定化元(yuán)素，添加(jia)Cu、AI、V等焊縫(féng)金屬韌(rèn)化元素(sù)三種途(tú)徑，可以(yi)鐵素體(tǐ)鋼的可(kě)焊㊙️性和(he)脆性。

4）奧(ao)氏體鋼(gang)的發展(zhǎn)。 奧氏體(ti)鋼指Cr、Mo、N含(han)量顯着(zhe)高于常(chang)規不鏽(xiu)鋼的奧(ao)氏體鋼(gāng)。其中比(bǐ)較着名(ming)的是含(han)6% Mo的鋼（245S Mo）。這(zhè)類鋼具(ju)有非常(chang)😘好的☔耐(nài)局部腐(fǔ)蝕性能(neng)，在海水(shuǐ)、充氣、存(cun)在縫隙(xì)、低速沖(chong)刷條件(jiàn)下，有良(liáng)好的🌈抗(kàng)點蝕性(xìng)能（PI 40）和較(jiao)好的抗(kàng)應力腐(fu)蝕性能(neng)，是💋Ni基合(he)金和钛(tai)合金的(de)代用材(cai)料。

5）超馬(mǎ)氏體不(bú)鏽鋼的(de)發展。 傳(chuan)統的馬(ma)氏體不(bú)鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和(he)1Cr17Ni2缺乏🏒足(zú)夠的延(yan)展性，在(zai)冷頂鍛(duàn)變形過(guò)程中對(duì)應力敏(mǐn)感，冷加(jia)工成🈲形(xing)比較困(kun)🐪難。加之(zhī)鋼的可(kě)焊性比(bǐ)較差，使(shǐ)用範圍(wei)受到限(xiàn)制。為克(kè)服🚩馬氏(shì)體鋼的(de)上述不(bú)足，近來(lái)已✌️找到(dao)一種途(tú)徑，就是(shi)通過降(jiàng)低鋼的(de)C、Ti含量，增(zeng)加Ni含量(liang)，一個新(xin)系列合(he)✏️金鋼——超(chao)馬氏🧡體(ti)鋼。這類(lei)鋼🧑🏾‍🤝‍🧑🏼抗拉(lā)，延展性(xìng)好，焊接(jiē)性能也(ye)，因此超(chāo)馬氏體(tǐ)鋼♉又稱(chēng)為軟馬(mǎ)氏體鋼(gāng)或可焊(han)接馬氏(shì)體鋼。

（5）彈(dan)簧鋼絲(sī)的發展(zhǎn)  彈簧鋼(gang)絲經過(guò)100的發展(zhan)，工藝技(ji)術經曆(lì)了由鉛(qian)淬火到(dao)油淬火(huǒ)，現又發(fa)展到感(gan)應加熱(re)淬火。再(zài)加上工(gong)藝技術(shu)裝備和(hé)完善，品(pin)種質量(liàng)不斷新(xīn)。近來🈚的(de)閥門用(yong)彈簧鋼(gang)絲感應(ying)加熱淬(cui)火和回(hui)火處理(li)工藝，試(shi)驗證明(ming)🤩，由于感(gan)應♻️加熱(re)時間🔴短(duan)，淬火組(zu)織細小(xiǎo)，鋼絲✉️表(biao)面幾乎(hū)沒有脫(tuō)碳層，所(suo)以其塑(su)性、韌🈲性(xing)、抗松弛(chí)性、斷🙇‍♀️裂(liè)韌性、延(yan)遲斷裂(lie)抗力、疲(pi)勞壽🧑🏽‍🤝‍🧑🏻命(ming)等都比(bi)油淬火(huǒ)回火鋼(gang)絲有較(jiào)大提高(gāo)。

另一種(zhong)研究取(qǔ)得成效(xiào)的   晶粒(li)形變熱(re)處理鋼(gāng)絲已能(néng)實地應(yīng)用，   晶粒(lì)形變熱(rè)處理是(shì)組織   化(huà)與形變(biàn)熱處理(lǐ)相結合(hé)的🚩一種(zhǒng)複合強(qiang)韌化工(gōng)藝。它既(jì)可提高(gao)鋼絲的(de)🐕力學性(xing)能，同時(shi)又能鋼(gāng)絲的表(biǎo)面質量(liàng)。材料表(biǎo)面質量(liang)對疲勞(lao)性能影(yǐng)響很🚶大(da)。為了表(biǎo)面質量(liang)，對有要(yào)求的材(cái)料采用(yòng)剝皮工(gōng)藝，将表(biǎo)層去掉(diào)0.1mm。對0.5mm的缺(que)🐉陷采用(yong)渦流探(tan)傷。對拔(bá)絲過程(cheng)表面産(chan)生的凹(ao)❗凸不平(ping)，可用電(dian)解研磨(mo)，使表面(mian)粗糙度(dù)降到 =（6.5~3.4） m。

（6）不(bu)鏽鋼絲(sī)的發展(zhan)  近年來(lái)不鏽彈(dàn)簧鋼絲(si)生産發(fā)展較快(kuai)。國内需(xu)求量增(zēng)大的品(pǐn)種主要(yào)為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的(de)鋼絲生(sheng)産工藝(yi)流程特(tè)點是盤(pan)條先剝(bāo)皮處理(lǐ)，去⚽除💋熱(rè)😄加工在(zai)表面造(zao)成的缺(quē)陷，除次(cì)固溶處(chù)理後要(yào)🙇‍♀️進行酸(suān)洗外，整(zhěng)✌️個冷加(jiā)工過程(cheng)均保持(chi)光亮表(biǎo)面。

随着(zhe)工藝的(de)發展，不(bú)繡鋼絲(si)生産流(liu)程進一(yī)步簡化(hua)，将部分(fen)原屬㊙️金(jīn)屬制品(pǐn)行業質(zhì)量控制(zhì)簡化，轉(zhuan)換為對(duì)盤條質(zhì)量的🌈要(yao)求。在粗(cu)拉絲機(jī)後，應用(yong)清潔球(qiú)擦拭和(he)水🏃‍♂️中清(qīng)洗，去除(chú)表❗面塗(tú)層和殘(cán)餘潤滑(hua)膜。在光(guang)亮熱處(chù)理💰前配(pei)備電解(jie)酸洗、堿(jian)🏃🏻中和、水(shui)沖洗和(he)烘幹裝(zhuāng)置，   去除(chú)鋼絲表(biǎo)面油污(wu)，表面質(zhì)量。

（7）形狀(zhuàng)記憶合(hé)金的  目(mù)前在彈(dan)簧方面(miàn)有應用(yong)前途的(de)單向形(xíng)狀記💃🏻憶(yi)合金，以(yi)50Ti和50Ni性能(neng)。形狀記(jì)憶合金(jin)制成的(de)彈簧，受(shou)溫度的(de)作用可(ke)伸縮。主(zhǔ)要用于(yú)恒溫、恒(héng)載荷、恒(heng)變形量(liàng)的控制(zhi)系統中(zhōng)。由于是(shi)靠彈簧(huáng)伸縮推(tuī)動執行(hang)機構，所(suo)以彈簧(huáng)的工作(zuo)🏃🏻應力變(biàn)化較大(dà)。

（8）陶瓷的(de)應用  陶(tao)瓷的彈(dàn)性模量(liàng)高，斷裂(lie)強度低(dī)，适用于(yú)變形不(bu)大的地(dì)方。目前(qian)正在的(de)有耐熱(re)、、絕緣性(xing)好的陶(táo)瓷，應用(yong)的有超(chao)⛱️塑性鋅(xīn)合金（SPZ），在(zài)常溫下(xia)具有高(gao)的強度(dù)。另外，還(hai)有的氮(dan)化矽，能(neng)，可達1000℃。但(dan)陶瓷彈(dan)簧不适(shi)用于在(zai)㊙️沖擊載(zai)荷下工(gōng)作。

（9）纖維(wéi)增強塑(su)料在彈(dàn)簧中應(yīng)用  玻璃(lí)纖維增(zēng)強塑料(liao)（GFRP）闆簧❄️在(zai)英、美和(he)日本等(deng)國已廣(guang)泛應用(yòng)，除用于(yú)橫置懸(xuán)架外，還(hái)⁉️可用于(yú)輕型車(che)輛，如賽(sai)車的縱(zòng)置懸架(jia)。目前又(yòu)研制成(chéng)功了碳(tan)素纖維(wei)增強塑(sù)料（GFRP）懸架(jià)彈簧，比(bi)金屬闆(pǎn)簧要輕(qīng)20%。