彈簧材(cái)料(liào)的發(fā)展

随(suí)着彈簧(huáng)應(yīng)用技術(shù)的(de)發展(zhǎn)，對彈(dàn)簧材(cái)料提(tí)出了多的(de)要求。主要(yào)是在高(gāo)應(yīng)力下的提(tí)高疲(pí)勞壽命(mìng)和抗(kàng)松弛性(xìng)能方(fāng)面；其次是(shì)根據不(bú)同(tóng)的用(yòng)途，要(yào)求具有耐(nài)蝕性、非磁(cí)性、導電性、性、耐熱性(xìng)等方面。為此，彈(dàn)簧材料除了新(xīn)品種外，另從嚴格控(kòng)制化(huà)學成(chéng)分(fèn)，降低非(fēi)金屬(shǔ)夾雜(zá)，提高表面(miàn)質量和尺(chǐ)寸精度等(děng)方(fāng)面取得(dé)了有(yǒu)益的成效。

（1）彈(dàn)簧鋼生産工(gōng)藝的發展  為了提高彈簧(huáng)鋼的(de)質量，工業發達(dá)已普(pǔ)通(tōng)采(cǎi)用爐外精煉技術、連(lián)鑄工藝、新型軋(zhá)制和在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)及(jí)控制設(shè)備等。

為了鋼的(de)化學成分(fèn)，降低(dī)氣體和各種(zhǒng)非(fēi)金屬(shǔ)加(jiā)夾物的(de)含量，采用(yòng)大容量電爐(lú)或轉爐(lú)熔煉，采(cǎi)用爐外(wài)鋼包精煉，使(shǐ)氧(yǎng)含量(liàng)（質量(liàng)分數）降至（0.0021~0.0010）%，生(shēng)産出超(chāo)純淨(jìng)鋼(gāng)，從(cóng)而提高了(le)彈簧的設(shè)計和工作(zuò)應(yīng)力。

連鑄生産工藝(yì)在彈簧鋼(gāng)生産(chǎn)中已被廣(guǎng)泛采(cǎi)用。連鑄可通過(guò)電磁攪拌、低溫(wēn)鑄造等(děng)技術減小鋼的偏(piān)析，減(jiǎn)小二次(cì)氧(yǎng)化，表(biǎo)面脫碳，使組織(zhī)和性(xìng)能穩(wěn)定(dìng)、均勻。

采用分(fèn)列式(shì)全連續軋(zhá)機，可(kě)提高尺(chǐ)寸精度(dù)，表面質量，同時(shí)也可使(shǐ)鋼材沿(yán)長度顯微組織均勻。在(zài)軋制過程中(zhōng)為了(le)産品的表(biǎo)面質量采(cǎi)用在線自動檢測和控制(zhì)。為了适合變(biàn)截(jié)面彈(dàn)簧扁鋼生産而(ér)了奧氏體軋制(zhì)成形(xíng)新工藝，即(jí)先将鋼(gāng)加(jiā)熱到奧氏體區再急冷至亞穩奧氏(shì)體區進行(háng)塑性(xìng)加工(gōng)并淬火(huǒ)處(chù)理。這(zhè)種工(gōng)藝可(kě)使鋼在(zài)不(bú)降低(dī)塑性(xìng)的同(tóng)時提。此外還有(yǒu)通過(guò)軋後(hòu)在線熱處理和表面硬化(huà)處理(lǐ)來(lái)提高彈(dàn)簧鋼的性(xìng)能等。

（2）合金(jīn)鋼(gāng)的發展(zhǎn)  合金元素(sù)的主(zhǔ)要作用是提高(gāo)力學性(xìng)能，工藝(yì)性能(néng)及賦予某種(zhǒng)性能。氣門彈(dàn)簧和(hé)懸架(jià)彈簧(huáng)已廣(guǎng)泛應(yīng)用sicr鋼(gāng)。si是抗應(yīng)力松弛(chí)的合金元(yuán)素，在(zài)sicr鋼中添(tiān)加(jiā)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sicr拉拔(bá)鋼絲，其在(zài)高(gāo)溫下工(gōng)作時(shí)的抗(kàng)松弛性(xìng)能(néng)，比琴鋼絲(sī)和重(zhòng)要用途(tú)碳(tàn)素彈(dàn)簧鋼(gāng)絲要(yào)好。随(suí)着(zhe)發(fā)動機高速(sù)小型化，抗顫振性能(néng)好(hǎo)、質(zhì)量輕、彈性模量小的ti合金(jīn)了(le)較為廣(guǎng)泛(fàn)的應用(yòng)，其強(qiáng)度可達2000 mpa。

（3）低碳奧(ào)氏體鋼(gāng)的(de)發展(zhǎn)  低碳奧(ào)氏體鋼38simnb是我(wǒ)國自(zì)主的(de)一種新型的彈(dàn)簧鋼，在此(cǐ)基礎上的38simnvbe具優越性(xìng)，具有高強(qiáng)韌性(xìng)、高淬(cuì)透性、高應(yīng)用性和比(bǐ)。在進(jìn)行   晶粒控制軋(zhá)制後(hòu)，其抗拉強(qiáng)度 =（2030~2140）mpa，屈(qū)服強度 =（900~2010）mpa，伸長率(lǜ) =（12~15）%，面縮率 =（48~55）%。為(wéi)少(shǎo)片變截面闆(pǎn)彈簧提供了的(de)材料(liào)。

（4）不鏽(xiù)鋼的發展  我(wǒ)國是生(shēng)産不(bú)鏽鋼的大(dà)國，随着(zhe)不(bú)鏽鋼(gāng)的生産發展，自然也(yě)了不(bú)少品種，目前已達50多(duō)種，，基(jī)本滿足了(le)國(guó)内生(shēng)産(chǎn)發展(zhǎn)的需要，對當前(qián)的一些新(xīn)品種(zhǒng)作簡要說明。

1）奧(ào)氏體不鏽鋼體系(xì)的初步形成。為了(le)碳元素造(zào)成的不鏽鋼晶界腐蝕疲勞，出(chū)低碳奧氏體不(bú)鏽鋼0cr18ni9和(hé)00cr17ni2mo2。為(wéi)了提(tí)高其性能可加cu、ti、nb、mn、cr、si和n等元(yuán)素。

2）含氮不鏽鋼(gāng)的(de)發展(zhǎn)。 在不(bú)鏽鋼中以(yǐ)氮(dàn)代碳取得了成果(guǒ)。在奧氏體不鏽鋼中n和c有許多共同特性(xìng)。n穩定(dìng)奧氏(shì)體的(de)作(zuò)用比ni大，與c相(xiàng)當。n與mn結合能取(qǔ)代比(bǐ)較貴(guì)的ni。

在(zài)奧氏體(tǐ)中(zhōng)n也是的固溶(róng)元素之(zhī)一。n與cr的親(qīn)和力(lì)要比c與cr的親和力小，奧氏體鋼(gāng)很少(shǎo)見到(dào)cr2n的析(xī)出。因此(cǐ)n能(néng)在不(bú)降(jiàng)低(dī)耐蝕(shí)性能(néng)的基礎上(shàng)，提高(gāo)不鏽(xiù)鋼強度。

3）   鐵素體不鏽(xiù)鋼的發展。 鐵(tiě)素體不(bú)鏽(xiù)鋼具有良好的腐(fǔ)蝕(shí)性(xìng)能和(hé)   性能，其抗應力腐蝕性(xìng)能(néng)優于(yú)奧氏(shì)體不鏽鋼(gāng)。價格(gé)比奧氏體(tǐ)不鏽鋼(gāng)便(biàn)宜(yí)。但(dàn)存在(zài)可焊(hàn)性差(chà)、脆性傾向(xiàng)比較(jiào)大的缺點，生産(chǎn)和(hé)使用受(shòu)到限(xiàn)制。通過(guò)降低鋼(gāng)中的(de)碳和氮的含量，添加(jiā)ti、nb、zr、ta等穩(wěn)定化元素(sù)，添加cu、ai、v等焊縫(féng)金屬韌(rèn)化元素三種途徑，可以鐵素體(tǐ)鋼的可(kě)焊(hàn)性和(hé)脆性(xìng)。

4）奧氏體鋼的發展。 奧(ào)氏體鋼指(zhǐ)cr、mo、n含量顯(xiǎn)着(zhe)高于常規(guī)不鏽鋼的奧氏體鋼(gāng)。其中(zhōng)比(bǐ)較(jiào)着名(míng)的(de)是含6% mo的(de)鋼（245s mo）。這(zhè)類鋼具有非常好的耐局部腐(fǔ)蝕性能(néng)，在海水、充氣(qì)、存在縫隙(xì)、低速沖(chòng)刷(shuā)條件(jiàn)下，有(yǒu)良好的抗(kàng)點蝕(shí)性能(néng)（pi 40）和較好的(de)抗應力腐(fǔ)蝕性能，是(shì)ni基合(hé)金和(hé)钛(tài)合金的(de)代用(yòng)材料(liào)。

5）超馬(mǎ)氏體(tǐ)不(bú)鏽(xiù)鋼的(de)發展。 傳統的馬(mǎ)氏體(tǐ)不鏽鋼2cr13、3cr13、4cr13和1cr17ni2缺乏(fá)足夠(gòu)的延(yán)展性(xìng)，在冷頂鍛(duàn)變形過程中對(duì)應力敏感(gǎn)，冷加(jiā)工成(chéng)形比較困難。加之鋼的可(kě)焊性比較差(chà)，使用範圍受(shòu)到限(xiàn)制。為克(kè)服(fú)馬氏(shì)體鋼的(de)上述不(bú)足，近來(lái)已找到(dào)一種途徑，就是通過降低鋼的c、ti含量，增(zēng)加ni含量(liàng)，一個(gè)新系列合金鋼——超(chāo)馬氏體(tǐ)鋼。這類(lèi)鋼抗拉(lā)，延展(zhǎn)性好，焊接(jiē)性能也，因此超(chāo)馬氏(shì)體鋼又稱(chēng)為軟馬氏體鋼(gāng)或可焊接馬氏體鋼。

（5）彈簧(huáng)鋼絲的發(fā)展  彈簧鋼(gāng)絲經過100的發展(zhǎn)，工藝技術經曆(lì)了由(yóu)鉛淬(cuì)火到油淬(cuì)火，現又發(fā)展到感應(yīng)加熱(rè)淬火(huǒ)。再加上工(gōng)藝技術裝備和(hé)完善，品種質量不斷新。近來的閥門用(yòng)彈簧鋼(gāng)絲感應加熱淬(cuì)火和回(huí)火處理(lǐ)工藝，試驗證明(míng)，由于感應加熱(rè)時間短，淬火組織細小，鋼絲表(biǎo)面(miàn)幾乎沒有脫(tuō)碳層，所以其塑(sù)性、韌性、抗松弛(chí)性、斷(duàn)裂韌性、延(yán)遲斷裂抗(kàng)力、疲(pí)勞(láo)壽(shòu)命等都比(bǐ)油淬火回火鋼絲有較大(dà)提高(gāo)。

另一(yī)種研(yán)究取得成效的   晶粒(lì)形變熱(rè)處(chù)理鋼(gāng)絲已能實(shí)地應(yīng)用，   晶粒(lì)形(xíng)變熱(rè)處理(lǐ)是(shì)組(zǔ)織   化(huà)與形(xíng)變熱處理(lǐ)相結合的一種(zhǒng)複合強韌化工(gōng)藝。它既可提高(gāo)鋼絲的力(lì)學性(xìng)能，同(tóng)時又能鋼絲的表面(miàn)質量(liàng)。材料表(biǎo)面質量(liàng)對疲勞性(xìng)能影(yǐng)響很大(dà)。為了表(biǎo)面質量，對有要求的(de)材料采用(yòng)剝皮工(gōng)藝(yì)，将表(biǎo)層去掉(diào)0.1mm。對0.5mm的缺(quē)陷采用(yòng)渦(wō)流探傷。對拔絲過程(chéng)表面産生(shēng)的凹(āo)凸不平，可用電解研磨，使(shǐ)表面(miàn)粗糙度降到 =（6.5~3.4） m。

（6）不(bú)鏽鋼絲的發展(zhǎn)  近年來不(bú)鏽彈(dàn)簧鋼絲(sī)生産發展較(jiào)快。國内需(xū)求量增(zēng)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(pí)處理，去除(chú)熱(rè)加工在(zài)表面(miàn)造成的缺(quē)陷，除次固(gù)溶處(chù)理後要進(jìn)行酸(suān)洗外(wài)，整個冷加(jiā)工過程均保持光亮(liàng)表面。

随着(zhe)工藝的發(fā)展，不(bú)繡鋼(gāng)絲生産流(liú)程進一(yī)步簡化(huà)，将部分原(yuán)屬金(jīn)屬制(zhì)品(pǐn)行業質(zhì)量控(kòng)制簡化，轉(zhuǎn)換為對盤(pán)條質量的要求(qiú)。在粗拉絲機後(hòu)，應用清潔球擦拭和(hé)水(shuǐ)中清洗(xǐ)，去除(chú)表面(miàn)塗層和(hé)殘(cán)餘潤(rùn)滑膜(mó)。在光亮熱處理前配(pèi)備電解酸洗、堿(jiǎn)中和(hé)、水(shuǐ)沖洗和(hé)烘幹裝置，   去除鋼絲(sī)表面油污(wū)，表面質量。

（7）形狀記憶(yì)合金的  目(mù)前(qián)在彈簧(huáng)方面有應用前途的(de)單向形狀(zhuàng)記憶(yì)合金(jīn)，以50ti和50ni性能(néng)。形狀記憶合金(jīn)制成(chéng)的彈簧，受(shòu)溫度(dù)的作(zuò)用可(kě)伸縮。主要(yào)用于(yú)恒溫、恒載(zǎi)荷、恒(héng)變形(xíng)量(liàng)的控制(zhì)系(xì)統中。由于是(shì)靠彈(dàn)簧(huáng)伸縮(suō)推(tuī)動執(zhí)行機構，所(suǒ)以彈簧的工作(zuò)應力變化(huà)較大(dà)。

（8）陶瓷的應用  陶(táo)瓷的(de)彈性(xìng)模量(liàng)高，斷裂(liè)強(qiáng)度低(dī)，适用于變(biàn)形不(bú)大的(de)地方(fāng)。目前(qián)正在的有耐熱(rè)、、絕緣性好的陶(táo)瓷，應(yīng)用的(de)有超(chāo)塑性鋅合金（spz），在(zài)常溫下具(jù)有高(gāo)的強度。另外，還(hái)有的(de)氮(dàn)化(huà)矽，能(néng)，可達1000℃。但(dàn)陶(táo)瓷彈(dàn)簧不适用于在沖擊(jī)載荷(hé)下工作。

（9）纖維增強塑(sù)料在(zài)彈(dàn)簧中(zhōng)應用  玻璃纖維增(zēng)強塑料(liào)（gfrp）闆簧在(zài)英、美(měi)和日本等國已廣泛應用(yòng)，除用(yòng)于橫(héng)置(zhì)懸(xuán)架外(wài)，還可(kě)用于(yú)輕型車輛，如賽(sài)車的(de)縱置(zhì)懸架。目前又研(yán)制成(chéng)功了(le)碳(tàn)素纖維(wéi)增強塑料（gfrp）懸架(jià)彈簧，比金屬闆(pǎn)簧要輕20%。