彈簧材料(liào)的發展

随着彈簧應用技(jì)術的發(fā)展，對彈簧(huáng)材料提出了多的(de)要求。主要是在高(gāo)應力下的(de)提高疲勞壽命和抗松(sōng)弛性能方面；其次是根據不同的用途，要求具有耐蝕性(xìng)、非(fēi)磁性、導電性、性、耐熱性等方面。為此，彈簧材料(liào)除了新品種外，另從嚴(yán)格控(kòng)制化學成(chéng)分，降低(dī)非金屬夾雜，提高表面(miàn)質量和(hé)尺寸精度等方面取(qǔ)得了有益的成效。

（1）彈簧鋼生産工藝的發展  為了提高彈簧鋼的(de)質量(liàng)，工業發達已普(pǔ)通采用爐外精煉技術、連(lián)鑄工藝、新型軋制和在線自動檢測及控制設(shè)備等(děng)。

為了鋼(gāng)的化學成(chéng)分，降低氣體和各種非金屬加夾物的含量，采(cǎi)用大容量電爐或轉爐(lú)熔煉，采用爐外鋼包精煉，使氧含量（質量分數）降至（0.0021~0.0010）%，生産出超純淨鋼(gāng)，從而提高了彈簧的(de)設計和工作應力。

連鑄生産工藝在彈簧鋼生産中已被廣泛采用。連鑄可通過電磁攪拌、低溫(wēn)鑄造等技術減小鋼的偏析，減小二(èr)次氧化，表面脫碳，使組織和性能穩定、均勻。

采用分列式全連續軋(zhá)機，可提高尺寸精度(dù)，表面質(zhì)量，同時(shí)也可使鋼材沿長度顯微組織均勻。在軋制過程中為(wéi)了産品的表面質量采(cǎi)用在線自動檢測和控制。為了(le)适合變(biàn)截面彈簧扁鋼生(shēng)産而了奧氏體軋制(zhì)成形新(xīn)工藝，即先将鋼加(jiā)熱到奧氏體區再急冷至亞(yà)穩奧氏體區進行塑性(xìng)加工并淬火處理。這(zhè)種工藝可使鋼在不降低塑性的同時提。此外還有通過軋後(hòu)在線熱處(chù)理和表面硬化處理來(lái)提高彈簧鋼(gāng)的性能等。

（2）合金鋼的發展  合(hé)金元素的主要作用是提(tí)高力學性能，工藝性能及賦予(yǔ)某種性能。氣門彈簧和懸架彈簧(huáng)已廣泛(fàn)應用SiCr鋼。Si是抗應力松弛(chí)的合金元素，在SiCr鋼中添加V、Mo形成(chéng)SiCrV和SiCrMo鋼，可以提高疲勞壽命和抗松弛性能。同時(shí)SiCr拉拔鋼絲，其在(zài)高溫下工作時的抗松弛性能(néng)，比琴鋼絲(sī)和重(zhòng)要用(yòng)途碳素彈(dàn)簧鋼絲要好。随着發(fā)動機高速(sù)小型化，抗顫振性能好、質量輕(qīng)、彈性模量小的Ti合金了較為廣(guǎng)泛的應用，其強度可達2000 MPa。

（3）低碳奧(ào)氏體(tǐ)鋼的發展  低碳奧氏(shì)體鋼38SiMnB是(shì)我國自(zì)主的一種新型的彈簧鋼(gāng)，在(zài)此基礎上的38SiMnVBE具優越性，具有高強韌性、高淬透性、高應用性和比。在進行   晶粒控(kòng)制軋制後，其抗拉(lā)強度 =（2030~2140）MPa，屈服強度 =（900~2010）MPa，伸長率 =（12~15）%，面縮率 =（48~55）%。為少片變截面闆彈簧提供了的材料。

（4）不鏽鋼的發展  我國是生産不(bú)鏽鋼的大國，随着不(bú)鏽鋼(gāng)的生産發展，自然也了不少品種，目(mù)前已達50多種，，基本(běn)滿足了國内生産發(fā)展(zhǎn)的需要，對當前的一些新品種作簡要說明。

1）奧氏體不鏽鋼體系(xì)的初步形成。為(wéi)了碳元素造成的不鏽鋼晶界腐蝕(shí)疲勞，出低碳奧氏體不鏽鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提高其性能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素。

2）含氮(dàn)不鏽鋼的發展。 在不鏽鋼中以(yǐ)氮代碳取得了(le)成果。在奧氏體(tǐ)不鏽鋼(gāng)中N和C有許多共同特性。N穩定奧氏體的作用比Ni大，與C相(xiàng)當。N與Mn結合(hé)能取代比較貴的Ni。

在奧氏體中N也是的固溶元(yuán)素之(zhī)一。N與Cr的親和力要比C與Cr的親(qīn)和(hé)力小，奧氏體鋼很少見到(dào)Cr2N的析(xī)出。因此N能在不降低耐蝕性能(néng)的(de)基礎上，提高不鏽鋼(gāng)強度。

3）   鐵素體不鏽(xiù)鋼的發展(zhǎn)。 鐵素體不(bú)鏽鋼具(jù)有(yǒu)良好的腐蝕性能和(hé)   性能，其抗應力腐蝕性能優于奧氏體不(bú)鏽鋼。價格比奧氏體(tǐ)不鏽鋼(gāng)便宜。但存在可焊性差、脆性傾向比(bǐ)較大的缺點，生産(chǎn)和使用受到限制。通過降低鋼(gāng)中的(de)碳和氮的含量，添(tiān)加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定化元素，添加Cu、AI、V等焊縫金屬韌化元素三種途徑，可以鐵素體鋼的可焊性和脆性(xìng)。

4）奧氏體鋼的發展。 奧(ào)氏體鋼指Cr、Mo、N含量顯着高于常(cháng)規不鏽鋼的奧氏體鋼。其中比較着名的(de)是含6% Mo的鋼（245S Mo）。這類鋼具有非常好的耐(nài)局部腐蝕性能，在(zài)海水、充氣、存在縫(féng)隙、低速沖刷條件下，有良好的抗點蝕性能(néng)（PI 40）和較好的(de)抗(kàng)應力腐(fǔ)蝕性能，是Ni基合金和钛合金的代用材料(liào)。

5）超馬氏體不鏽鋼的(de)發展。 傳統的馬氏體不鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足夠的延展性，在冷頂鍛變形過程中對應力敏感，冷加工成形(xíng)比較困難。加之鋼的可焊性比較差，使用範圍受到限制(zhì)。為克(kè)服馬氏體鋼(gāng)的上述不(bú)足，近來已找到一種途徑，就是(shì)通過降低鋼的C、Ti含量，增加Ni含量，一個新系列合金鋼——超馬氏體鋼。這類鋼抗拉，延展性好，焊接性能也，因此超(chāo)馬氏體鋼又稱為軟馬氏體鋼或可(kě)焊接馬氏體鋼。

（5）彈簧(huáng)鋼(gāng)絲的發展  彈簧鋼絲經過100的(de)發展，工藝技術經曆了由鉛淬火到油淬火，現又發展到感應加熱淬火。再加上工藝技術裝(zhuāng)備和完善，品種質(zhì)量(liàng)不斷新。近(jìn)來的閥門用彈簧鋼絲感應加熱淬火和回火處理(lǐ)工藝，試驗證明，由于感應(yīng)加熱時間短，淬火(huǒ)組織細小，鋼絲表(biǎo)面幾乎沒有脫碳層，所以其塑性、韌(rèn)性、抗松(sōng)弛性、斷裂韌性、延遲斷裂抗(kàng)力(lì)、疲勞壽命等都(dōu)比(bǐ)油淬火回火鋼絲有較大提高。

另一種研究取得成(chéng)效的   晶粒形變(biàn)熱(rè)處理鋼絲已能(néng)實(shí)地應用，   晶粒形變熱處理是組織   化與形變熱處理相結合的一種複合強韌化工藝。它既可提高鋼絲的力學性能，同時(shí)又能鋼絲(sī)的表面質量(liàng)。材料表面質量對疲勞性能影響很大。為了表面質(zhì)量(liàng)，對有要求的材料采用剝皮工藝，将表層去掉0.1mm。對0.5mm的缺陷采用渦流探傷(shāng)。對拔絲過程表面産生的凹凸不平，可用電解研磨，使(shǐ)表面粗(cū)糙度降到(dào) =（6.5~3.4） m。

（6）不鏽鋼絲的發展  近年來不鏽彈(dàn)簧鋼絲生(shēng)産發展較(jiào)快。國内需求量增大的品種主(zhǔ)要為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的鋼絲生産工藝(yì)流程特點是盤(pán)條先剝皮處理，去除(chú)熱(rè)加工在表面造成的缺陷，除次(cì)固溶處理後要(yào)進(jìn)行酸洗外，整個冷加工過(guò)程均保(bǎo)持光亮表面。

随着(zhe)工藝的發展，不繡鋼絲生産流程進一(yī)步(bù)簡化，将部分原屬金(jīn)屬制品行業(yè)質量控制簡化，轉(zhuǎn)換為對盤條質量的要求。在粗(cū)拉絲機後，應用清潔球擦拭和水中清洗，去除表面塗層和殘餘潤滑膜。在光(guāng)亮熱處理前配備電解酸(suān)洗、堿中和(hé)、水沖洗和(hé)烘幹裝(zhuāng)置，   去除鋼絲表面油污，表面質量。

（7）形狀(zhuàng)記憶合金的  目前在彈簧方面有(yǒu)應用前途的單向形狀記憶合金，以50Ti和50Ni性能(néng)。形狀記憶(yì)合金制成(chéng)的彈簧，受(shòu)溫度的作用可伸縮。主要用于(yú)恒溫、恒載荷、恒變形(xíng)量的控制系統中。由于是靠彈簧伸縮推動執行機構，所以彈簧的工作應力變化較大。

（8）陶(táo)瓷的應用  陶(táo)瓷的彈性模量高，斷裂強度低，适用于變(biàn)形不大的地方。目前正在的有耐熱(rè)、、絕緣性好的陶(táo)瓷，應用的有超塑性鋅合金（SPZ），在常溫下具有高的強度。另外，還有的氮化矽，能，可達1000℃。但陶瓷彈(dàn)簧不适用于在沖擊載荷下工作。

（9）纖維增強塑料在彈簧中應(yīng)用  玻璃纖維增強塑料（GFRP）闆簧在英、美(měi)和日本等(děng)國已廣泛(fàn)應用(yòng)，除用于橫置懸架外，還可用于輕型車輛，如賽車的縱置懸架(jià)。目前又研制成功了(le)碳素纖維(wéi)增強塑料(liào)（GFRP）懸架彈簧，比金屬闆簧要輕20%。