彈簧鋼主要是有好的彈性,又由于它是在動(dòng)載荷環(huán)境條件下工作的,所以對(duì)制造彈簧的材質(zhì)最主要的應(yīng)有高的屈服強(qiáng)度;在承受重載荷時(shí)不引起塑性變形;應(yīng)有高的疲勞強(qiáng)度,在載荷反復(fù)作用下具有長(zhǎng)的使用壽命;并有足夠的韌性和塑性,以防在沖擊力作用下突然脆斷。
定義
彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈性,而專(zhuān)門(mén)用于制造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決于其彈性變形的能力,即在規(guī)定的范圍之內(nèi),彈性變形的能力使其承受一定的載荷,在載荷去除之后不出現(xiàn)永久變形。
彈簧鋼應(yīng)具有優(yōu)良的綜合性能,如力學(xué)性能(特別是彈性極限、強(qiáng)度極限、屈強(qiáng)比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能,又稱(chēng)抗松弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學(xué)性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。為了滿(mǎn)足上述性能要求,彈簧鋼具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質(zhì)量(嚴(yán)格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。
根據(jù)GB/T 13304《鋼分類(lèi)》標(biāo)準(zhǔn),按照基本性能及使用特性一,彈簧鋼屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼;按照質(zhì)量等級(jí),屬于特殊質(zhì)量鋼,即在生產(chǎn)過(guò)程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能的鋼。按照我國(guó)習(xí)慣,彈簧鋼屬于特殊鋼 ,制作彈簧鋼的時(shí)候技術(shù)要求比較高,技術(shù)的過(guò)硬直接決定品質(zhì)的高低。
彈簧鋼
彈簧在沖擊、振動(dòng)或長(zhǎng)期交應(yīng)力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來(lái),結(jié)合我國(guó)資源,并根據(jù)汽車(chē)、拖拉機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)的要求,研制出在硅錳鋼基礎(chǔ)上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長(zhǎng)了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質(zhì)量。
性能要求
彈簧在沖擊、振動(dòng)或長(zhǎng)期交應(yīng)力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來(lái),結(jié)合我國(guó)資源,并根據(jù)汽車(chē)、拖拉機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)的要求,研制出在硅錳鋼基礎(chǔ)上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長(zhǎng)了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質(zhì)量。
特性和應(yīng)用
1. 65 、70 、85: 可得到很高強(qiáng)度、硬度、屈強(qiáng)比,但淬透性小,耐熱性不好,承受動(dòng)載和疲勞載荷的能力低 應(yīng)用非常廣泛,但多用于工作溫度不高的小型彈簧或不太重要的較大彈簧。如汽車(chē)、拖拉機(jī)、鐵道車(chē)輛及一般機(jī)械用的彈簧。
65Mn 成分簡(jiǎn)單,淬透性和綜合力學(xué)性能、脫碳等工藝性能均比碳鋼好,但對(duì)過(guò)熱比較敏感,有回火脆性,淬火易出裂紋 價(jià)格較低,用量很大。制造各種小截面扁簧、圓簧、發(fā)條等,亦可制氣門(mén)彈簧、彈簧環(huán),減振器和離合器簧片、剎車(chē)簧等。
2. 55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA 硅含量(Wsi)高(上限達(dá)2.00%),
強(qiáng)度高,彈性好。抗回火穩(wěn)定性好。易脫碳和石墨化。淬透性不高。
主要的彈簧鋼類(lèi),用途很廣。制造各種彈簧,如汽車(chē)、機(jī)車(chē)、拖拉機(jī)的板簧、螺旋彈簧,汽缸安全閥簧及一些在高應(yīng)力下工作的重要彈簧,磨損嚴(yán)重的彈簧。
55Si2MnB 因含硼,其淬透性明顯改善 輕型、中型汽車(chē)的前后懸掛彈簧、副簧。
55Si2MnB 我國(guó)自行研制的鋼號(hào),淬透性、綜合力學(xué)性能、疲勞性能均較60Si2Mn鋼好 主要制造中、小型汽車(chē)的板簧,使用效果好,亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋彈簧。
3. 60Si2CrA 60Si2CrVA
高強(qiáng)度彈簧鋼。淬透性高,熱處理工藝性能好。因強(qiáng)度高,卷制彈簧后應(yīng)及時(shí)處理消除內(nèi)應(yīng)力 制造載荷大的重要大型彈簧。60Si2CrA可制汽輪機(jī)汽封彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、高壓水泵碟形彈簧等。60Si2CrVA鋼還制作極重要的彈簧,如常規(guī)武器取彈鉤彈簧、破碎機(jī)彈簧。
4. 55CrMnA
60CrMnA 突出優(yōu)點(diǎn)是淬透性好,另外熱加工性能、綜合力學(xué)性能、抗脫碳性能亦好 大截面的各種重要彈簧,如汽車(chē)、機(jī)車(chē)的大型板簧、螺旋彈簧等。
5. 60CrMnMoA
在現(xiàn)有各種彈簧鋼中淬透性最高。力學(xué)性能、抗回火穩(wěn)定性等亦好 大型土木建筑、重型車(chē)輛、機(jī)械等使用的超大型彈簧。鋼板厚度可達(dá)35mm以上,圓鋼直徑可超過(guò)60mm。
6. 50CrVA
少量釩提高彈性、強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和彈減抗力,細(xì)化晶粒,減小脫碳傾向。碳含量較小,塑性、韌性較其他彈簧鋼好。淬透性高,疲勞性能也好 各種重要的螺旋彈簧,特別適宜作工作應(yīng)力振幅高、疲勞性能要求嚴(yán)格的彈簧,如閥門(mén)彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、安全閥簧等。
7. 60CrMnBA
淬透性比60CrMnA高,其他各種性能相似 尺寸更大的板簧、螺旋彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧等。
8. 30W4Cr2VA
高強(qiáng)度耐熱彈簧鋼。淬透性很好。高溫抗松弛和熱加工性能也很好 工作溫度500~C以下的耐熱彈簧,如汽輪機(jī)主蒸汽閥彈簧、汽封彈簧片、鍋爐安全閥彈簧、400t鍋爐碟形閥彈簧等。
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