彈簧成型方法:對直徑或板簧厚度大于10 mm的大彈簧,可在比正常淬火溫度高出50~80℃的溫度熱成形,對直徑或板簧厚度小于8~10mm的小彈簧,常用冷拔彈簧鋼絲冷卷成形。
[為保證彈簧具有高的強(qiáng)度和足夠的韌性,通50CrVA鋼的力學(xué)性能與60Si2Mn鋼相近,但淬透性更高,鋼中Cr和V能提高彈性極限、強(qiáng)度、韌性和耐回火性,常用于制作承受重載荷、工作溫度較高及截面尺寸較大的彈簧。鍋爐主安全閥彈簧、汽輪機(jī)汽封彈簧等。
常采用淬火+中溫回火。對熱成形彈簧,可采用熱成形余熱淬火,對熱冷成形的彈簧,有時(shí)可省去淬火、中溫回火工藝,成形后只需進(jìn)行200~300℃進(jìn)行去應(yīng)力退火即可。彈簧鋼熱處理后通常進(jìn)行噴丸處理,其目的是在彈簧表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,以提高彈簧的疲勞強(qiáng)度。
性能:
硬度為40~48HRC,有較高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度,以及一定的塑性和韌性
彈簧是起緩沖、減振和儲能等作用。彈簧一般是在交變應(yīng)力下工作,常見的破壞形式是疲勞破壞,因此,必須具有高的屈服點(diǎn)和屈強(qiáng)比(σs/ σb)、彈性極限、抗疲勞性能,以保證彈簧有足夠的彈性變形能力并能承受較大的載荷。同時(shí),彈簧鋼還要求具有一定的塑性與韌性,一定的淬透性,不易脫碳及不易過熱。一些特殊彈簧還要求有耐熱性、耐蝕性或在長時(shí)間內(nèi)有穩(wěn)定的彈性。
中碳鋼和高碳鋼都可作彈簧使用,但因其淬透性和強(qiáng)度較低,只能用來制造截面較小、受力較小的彈簧。合金彈簧鋼則可制造截面較大、屈服極限較高的重要彈簧。
汽車用彈簧鋼主要有板簧、懸架螺旋彈簧、扭桿彈簧和發(fā)動機(jī)氣門彈簧等。其中,板簧主要用于載重汽車和一部分乘用車的重要零部件,要求有良好的減振性與抗彎曲疲勞性能。傳統(tǒng)的板簧材料為含碳量O.5%-0.6%的合金鋼,目前采用最多的為Si-Mn鋼,主要鋼種有國產(chǎn)55SiMnVB、60Si2Mn、50CRV, 國外52S8、SUP6等。最典型的為60Si2Mn(相當(dāng)于美國SAE9260、日本SUP7、德國60Si7)。隨著現(xiàn)代汽車的輕量化發(fā)展,越來越多的采用少片簧,這樣就要求簧片具有更優(yōu)良的性能,疲勞強(qiáng)度和承載能力是其重要方面,而傳統(tǒng)鋼板彈簧則顯得強(qiáng)度不足,因此疲勞強(qiáng)度性能很難滿足條件。
懸架螺旋彈簧主要用于轎車,一般使用高Si-Mn系的SUP7,這種鋼被大量用來生產(chǎn)1100MPa級的盤簧,但其可使用硬度上限僅為51HRC,如果在超過此硬度范圍內(nèi)使用,腐蝕疲勞強(qiáng)度和延遲斷裂特性會急劇下降,因此使用SUP7生產(chǎn)1200MPa級盤黃被認(rèn)為是極為困難?;诖艘?,日本開發(fā)出NDl20S高強(qiáng)度彈簧鋼。在新開發(fā)的NDl20S中,為防止晶界斷裂,將晶粒進(jìn)行細(xì)化;為強(qiáng)化晶界,添加了Nb和B;為抑制在腐蝕環(huán)境下侵蝕穴的生成,添加了Ni。用NDl20S生產(chǎn)盤簧,與1100MPa級的SUP7的盤簧相比,重量減輕20%左右。
(二)按照化學(xué)成分分類:根據(jù)GB/T 13304 標(biāo)準(zhǔn),彈簧鋼絲按照其化學(xué)成分分為非合金彈簧鋼(絲碳素彈簧鋼)和合金彈簧鋼絲。1.碳素彈簧鋼:碳素彈簧鋼的碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (0.50%~0.80%)如65、70、85和較高錳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (0.90~1.20%),如65Mn兩類。
2.合金彈簧鋼:合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上,通過適當(dāng)加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學(xué)性能、淬透性和其他性能,以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。合金彈簧鋼的基本組成系列有,硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎(chǔ)上,有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。
此外,還從其他鋼類,如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼,選擇一些牌號作為彈簧用鋼。
(三) 按照鋼材交貨狀態(tài)分類:一. 熱軋 (鍛) 鋼材:1.以熱軋 (鍛) 狀態(tài)交貨 鋼材經(jīng)熱成形制成彈簧,然后進(jìn)行淬火和回火處理。2.以退火狀態(tài)交貨 鋼材經(jīng)冷成形制成彈簧,然后進(jìn)行淬火和回火處理。以上均應(yīng)符合相應(yīng)的交貨狀態(tài)硬度的規(guī)定。
二. 冷拉 (軋) 鋼材:1.鋼絲① 鉛浴等溫淬火冷拉鋼絲(又稱派登脫處理冷拉鋼絲) 鋼絲制成彈簧后只需進(jìn)行低溫回火,以消除應(yīng)力。② 油淬火和回火鋼絲 冷拉成所需尺寸后,進(jìn)行連續(xù)加熱、連續(xù)油淬火和鉛回火。鋼絲制成彈簧后只需進(jìn)行底溫火,以消除應(yīng)力。③ 冷拉鋼絲 (即不經(jīng)淬火和回火處理的鋼絲)a. 以冷拉狀態(tài)交貨。b. 以退火、正火或回火處理狀態(tài)交貨。以上兩種狀態(tài)交貨的鋼絲制成彈簧后均需進(jìn)行淬火和回火處理。
四.鋼帶① 冷軋狀態(tài)交貨 制成彈簧后需進(jìn)行低溫回火,以消除應(yīng)力。② 淬火和回火狀態(tài)交貨 制成彈簧后需進(jìn)行低溫回火,以削除應(yīng)力。③ 退火火狀態(tài)交貨 制成彈簧后需進(jìn)行淬火和回火處理。
五.冷拉鋼材:以退火狀態(tài)交貨 鋼材經(jīng)冷成形制成彈簧,然后進(jìn)行淬火和回火處理。 除以上所述外,還有一些其他分類方法,例如:按交貨條件要求不同可分為按化學(xué)成分(力學(xué)性能)交貨和按淬透性交貨。按彈簧工作條件可分為承受靜載荷彈簧鋼、承受沖擊載荷彈簧鋼、耐高(低)溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。
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