彈簧材(cái)料的發展
2025-12-13 10:50:00
（1）彈簧鋼(gāng)生産工藝的發(fā)展 為了提高彈(dàn)簧鋼的質量，工(gōng)業發達已普通(tōng)采用爐外精煉(lian)技術、連鑄工藝(yì)、新型軋制和在(zai)線自動檢測及(jí)控制設備等。
為(wéi)了鋼的化學成(chéng)分，降低氣體和(he)各種非金屬加(jiā)夾物的含☀️量，采(cǎi)用大容量電爐(lú)或轉爐熔煉，采(cai)用爐外鋼包精(jīng)煉，使氧㊙️含量（質(zhi)量分數）降至（0.0021~0.0010）%，生(sheng)産出超純淨鋼(gāng)，從而🙇🏻提高了彈(dan)簧的設計和♉工(gōng)作應✔️力。
連鑄生(shēng)産工藝在彈簧(huáng)鋼生産中已被(bei)廣泛采用。連鑄(zhu)可通過電磁攪(jiǎo)拌、低溫鑄造等(deng)技術減小鋼的(de)偏析，減小二次(cì)氧化，表面脫碳(tàn)，使組織和性能(néng)穩定、均勻。
采用(yòng)分列式全連續(xù)軋機，可提高尺(chǐ)寸精度，表面質(zhi)量💃🏻，同時也🔱可🛀使(shǐ)鋼材沿長度顯(xian)微組織均勻。在(zai)軋制👈過程中為(wei)了産品的表面(mian)😄質量采用在線(xian)自動檢測和控(kong)制🔞。為了适合變(biàn)截面彈簧扁鋼(gāng)生❗産而了奧氏(shi)體軋制成形新(xin)工藝，即先将鋼(gang)♌加熱到奧氏體(ti)區再✌️急冷至亞(ya)穩🐅奧氏體區進(jin)❓行塑性加工并(bing)淬火處理📧。這種(zhǒng)工藝可使🧡鋼在(zài)不降低塑性的(de)同時提。此外還(hái)有通過軋後在(zài)線熱處理和表(biǎo)面硬化處理來(lai)提高彈簧鋼的(de)性能等。
（2）合金鋼(gāng)的發展 合金元(yuán)素的主要作用(yòng)是提高力學🧡性(xìng)能✔️，工藝性能及(jí)賦予某種性能(neng)。氣門彈簧和懸(xuán)架彈簧已廣泛(fàn)應用SiCr鋼。Si是抗應(ying)力松弛的合金(jin)元素，在SiCr鋼中添(tiān)🆚加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼，可(kě)以提高🌏疲勞壽(shou)命和抗松弛性(xing)能。同時SiCr拉拔鋼(gāng)絲，其在高溫下(xia)工作時的抗松(song)弛性能，比琴鋼(gang)絲和重要用🛀🏻途(tú)碳素彈簧🌏鋼絲(si)要好。随❄️着發動(dòng)機高速小型化(huà)，抗顫振性能好(hǎo)、質量輕、彈性模(mo)量小的Ti合金了(le)較為廣泛的應(yīng)用，其強度可達(dá)2000 MPa。
（3）低碳奧氏體鋼(gāng)的發展 低碳奧(ào)氏體鋼38SiMnB是我國(guo)自主的一種新(xīn)‼️型的彈簧鋼，在(zài)此基礎上的38SiMnVBE具(jù)優越性，具有高(gāo)強韌✔️性、高淬透(tou)🈲性、高🈲應用性和(hé)比。在進行 晶粒(lì)控制軋制後，其(qi)🍉抗拉強度 =（2030~2140）MPa，屈服(fu)強度 =（900~2010）MPa，伸長率 =（12~15）%，面(mian)縮率 =（48~55）%。為少片變(biàn)截面闆彈簧提(tí)供了的材料。
（4）不(bu)鏽鋼的發展 我(wo)國是生産不鏽(xiu)鋼的大國，随着(zhe)不鏽鋼🍓的生産(chan)💔發展，自然也了(le)不少品種，目前(qián)已達50多種，，基本(běn)滿❤️足了❌國内生(shēng)産發展的需要(yao)，對當前的一些(xiē)新品種作簡要(yao)說明。
1）奧氏體不(bú)鏽鋼體系的初(chu)步形成。為了碳(tàn)元素造成的不(bu)鏽鋼晶界腐蝕(shi)疲勞，出低碳奧(ào)氏體不鏽鋼0Cr18Ni9和(hé)00Cr17Ni2Mo2。為了提高其性(xìng)能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元(yuan)素。
2）含氮不鏽鋼(gang)的發展。 在不鏽(xiù)鋼中以氮代碳(tàn)取得了成果。在(zài)奧氏體不鏽鋼(gāng)中N和C有許多共(gong)同特性。N穩定奧(ao)氏體的作用比(bǐ)Ni大，與C相當。N與Mn結(jie)合能取代比較(jiao)貴💁的Ni。
在奧氏體(tǐ)中N也是的固溶(róng)元素之一。N與Cr的(de)親和力要比C與(yǔ)Cr的親和力小，奧(ào)氏體鋼很少見(jian)到Cr2N的析出。因此(cǐ)❓N能在不降低耐(nài)蝕性能的基礎(chu)上，提高不鏽鋼(gāng)強度。
3） 鐵素體不(bú)鏽鋼的發展。 鐵(tiě)素體不鏽鋼具(jù)有良好的🤞腐蝕(shí)性能🚩和 性能，其(qi)抗應力腐蝕性(xing)能優于奧氏體(tǐ)不鏽鋼。價💘格比(bi)⛷️奧氏體不鏽鋼(gāng)便宜。但存在可(kě)焊性差、脆性傾(qing)向比較大的缺(quē)點，生産和使用(yòng)受到限制。通過(guò)降低鋼中的碳(tàn)和氮的含量，添(tian)加Ti、Nb、Zr、Ta等🥰穩定化元(yuan)素，添加Cu、AI、V等焊縫(feng)金屬韌化元素(sù)三種途💁徑，可以(yi)鐵素體鋼的可(ke)焊性🏃🏻♂️和脆性。
5）超馬氏體不(bú)鏽鋼的發展。 傳(chuán)統的馬氏體不(bu)鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足(zu)夠的延展性，在(zai)冷頂鍛變形過(guo)程中對應力敏(min)感，冷加工成💚形(xing)比較困難。加之(zhī)鋼的可焊性比(bi)較差，使用🆚範圍(wei)受到限制。為克(ke)服馬氏體鋼的(de)上述不足，近來(lái)已找到一種途(tu)徑，就是通過降(jiang)低鋼的C、Ti含量，增(zēng)加Ni含量，一👉個新(xīn)系列合金鋼——超(chao)馬氏體鋼。這類(lèi)鋼抗拉，延展性(xìng)㊙️好，焊接性能也(yě)，因此超馬氏體(ti)鋼❄️又稱為軟馬(ma)氏☂️體鋼或可焊(han)接馬氏體鋼。
（5）彈(dan)簧鋼絲的發展(zhǎn) 彈簧鋼絲經過(guo)100的發展，工藝技(ji)術經曆了💞由鉛(qian)淬火到油淬火(huo)，現又發展到感(gan)應加熱淬火。再(zài)加上工藝技術(shu)裝備和完善，品(pǐn)種質量不斷新(xin)。近來的閥門用(yòng)彈簧鋼絲感🏃🏻♂️應(ying)加熱淬火和回(huí)火處理工藝，試(shi)驗證明，由于感(gan)應加熱時間短(duan)，淬火組織細小(xiao)，鋼絲♈表面幾乎(hu)沒有脫碳層，所(suo)以其塑性、韌性(xing)、抗松弛性、斷裂(liè)韌性、延遲斷👌裂(liè)抗力、疲勞壽命(ming)等都比油淬火(huo)回火💰鋼絲有🧑🏽🤝🧑🏻較(jiao)大提高。
另一種(zhong)研究取得成效(xiào)的 晶粒形變熱(rè)處理鋼絲已能(neng)實地⭐應用， 晶粒(li)形變熱處理是(shì)組織 化與形變(biàn)熱處理相結❓合(hé)的一種複合強(qiang)韌化工藝。它既(ji)可提高鋼絲的(de)力學性能，同時(shí)又能鋼絲的表(biǎo)💛面質量。材料表(biǎo)面質量對疲勞(lao)性🔴能影響很大(dà)。為了表🛀🏻面質量(liang)，對有要求的材(cái)料采用剝皮工(gōng)藝，将表層🏃🏻去掉(diào)0.1mm。對0.5mm的缺陷采用(yòng)渦流探傷。對拔(ba)絲過程表面産(chǎn)生的凹凸不平(ping)，可用電‼️解研磨(mo)，使表面粗糙度(du)降🎯到 =（6.5~3.4） m。
（6）不鏽鋼絲(si)的發展 近年來(lai)不鏽彈簧鋼絲(sī)生産發展🔆較快(kuài)。國内需求量增(zeng)大的品種主要(yao)為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。
的鋼絲生(shēng)産工藝流程特(te)點是盤條先剝(bao)皮處理，去除熱(re)👉加工在😘表面造(zao)成的缺陷，除次(ci)固溶處理後要(yào)進行酸洗外，整(zhěng)個冷加工過程(chéng)均保持光亮表(biǎo)面。
（7）形狀記憶合(hé)金的 目前在彈(dan)簧方面有應用(yòng)前途的單向形(xing)狀⛱️記憶合金，以(yi)50Ti和50Ni性能。形狀記(jì)憶合金制成🈲的(de)彈簧，受溫度的(de)作用可伸縮。主(zhu)要用于恒溫、恒(heng)載荷、恒變形量(liang)的控制系👉統中(zhong)。由于是靠彈簧(huang)伸縮推動執行(háng)機構，所以彈簧(huang)的工作應力變(biàn)化較大。
（8）陶瓷的(de)應用 陶瓷的彈(dan)性模量高，斷裂(liè)強度低，适用🌏于(yú)🔞變形不大的地(di)方。目前正在的(de)有耐熱、、絕緣性(xìng)好♻️的陶💰瓷，應用(yòng)的有超塑性鋅(xin)合金（SPZ），在常溫下(xià)具有高的強度(du)。另外，還有的氮(dan)化矽，能，可達1000℃。但(dàn)陶瓷彈簧不适(shi)用于在沖擊載(zǎi)荷下工作。
（9）纖維(wei)增強塑料在彈(dan)簧中應用 玻璃(li)纖維增強塑料(liao)（GFRP）闆💘簧在英、美和(hé)日本等國已廣(guang)泛應用，除用于(yú)橫置🈲懸架外，還(hai)可用🚩于輕型車(che)💚輛，如賽車的縱(zòng)置懸架。目💜前又(yòu)研㊙️制成功了碳(tàn)素纖維增強塑(sù)料（GFRP）懸架彈簧，比(bǐ)金屬闆簧要輕(qing)20%。
