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(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)化基體并提高回火穩(wěn)定性;輔加元素為Mo,W,V等強(qiáng)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(guó)常用彈簧鋼的牌號(hào),性能特點(diǎn)和主要用途,其成分,熱處理工藝和力學(xué)性能可參照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(如GB1222-1984)。表12-10常用主要彈簧鋼的牌號(hào)性能特點(diǎn)與用途種類鋼號(hào)性能特點(diǎn)產(chǎn)要用途碳素彈簧鋼普通Mn量65硬度,強(qiáng)度,屈強(qiáng)比高,但淬透性差,耐熱性不好,承受動(dòng)載和疲勞載荷的能力低價(jià)格低廉,多應(yīng)用于工作溫度不高的小型彈簧
4.熱處理特點(diǎn)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(duì)截面尺寸>10mm各種大型和形狀復(fù)雜的彈簧均采用熱成形(如熱軋,熱卷),如汽車,拖拉機(jī),火車的板簧和螺旋彈簧。其簡(jiǎn)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(qiáng)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(jìn)行冷拉(冷軋),淬火中溫回火或鉛浴等溫淬火后冷拉(軋)強(qiáng)化;然后再進(jìn)行冷成形加工,此過程中將進(jìn)一步強(qiáng)化金屬,但也產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力和脆性.