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弹簧钢
弹簧在冲击,振动或长期交应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度,弹性极限,高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性,不易脱碳,表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量WC在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外还有硌,钨,钒的合金弹簧钢。近年来,结合中国资源,并根据汽车,拖拉机设计新技术的要求,研制出在硅锰钢基础上加入硼,铌,钼等元素的新钢种,延长了弹簧的使用寿命,提高了弹簧质量。
生产工艺
一般弹簧钢可用电炉,平炉或氧气转炉生产;质量较好或具有特殊性能的优质弹簧钢,用电渣炉或真空炉炼制。弹簧钢中碳,锰,硅等主要元素的规定含量范围较窄,冶炼时必须严格控制化学成分。硅含量较高时容易形成气泡等缺陷,钢锭锻轧后冷却不当时易产生白点。因此,冶炼用的原材料必须干燥,尽量除去气体及夹杂物,而且要避免钢水过热。
弹簧钢在轧制加工中须特别注意脱碳和表面质量。钢材表面严重脱碳时,会显著降低钢的疲劳极限。对于高硅弹簧钢如70Si3MnA,应注意避免石墨化。因此,在热加工时停轧温度不应过低(≥850℃),避免在石墨化较易形成的温度范围(650~800℃)内停留时间过长。
弹簧制成后经喷丸处理能使弹簧表层产生残余压应力,以抵销表层上的部分工作应力,抑制表层裂缝的形成,这可显著提高弹簧的疲劳极限。
热处理规范
钢号 淬火温度 淬火介质 硬度要求 回火温度 冷却介质 硬度要求 应用范围
65780-830 水或油 400-600 线径小于12-15mm的螺旋弹簧,弹簧垫圈
65Mn810-830 油或水 >60 370-400 水 42-50 5-10mm的板簧片及7-10mm的卷簧
50CrV850-870 油 >58 400-55 水 45-50 截面较大和较重要的板簧片及螺旋弹簧
50CrV850-870 油 >58 370-420 45-52 300C以下工作的高温弹簧
60Si2MnA860-880 油 >60 500-520 水 HB363-444 厚度8-12mm的板簧片
特性和应用
1.65 ,70 ,85: 可得到很高强度,硬度,屈强比,但淬透性小,耐热性不好,承受动载和疲劳载荷的能力低 应用非常广泛,但多用于工作温度不高的小型弹簧或不太重要的较大弹簧。如汽车,拖拉机,铁道车辆及一般机械用的弹簧。
65Mn 成分简单,淬透性和综合力学性能,脱碳等工艺性能均比碳钢好,但对过热比较敏感,有回火脆性,淬火易出裂纹 价格较低,用量很大。制造各种小截面扁簧,圆簧,发条等,亦可制气门弹簧,弹簧环,减振器和离合器簧片,刹车簧等。
2.55Si2Mn ,60Si2Mn ,60Si2MnA 硅含量(Wsi)高(上限达2.00%),
强度高,弹性好。抗回火稳定性好。易脱碳和石墨化。淬透性不高。
主要的弹簧钢类,用途很广。制造各种弹簧,如汽车,机车,拖拉机的板簧,螺旋弹簧,汽缸安全阀簧及一些在高应力下工作的重要弹簧,磨损严重的弹簧。
55Si2MnB 因含硼,其淬透性明显改善 轻型,中型汽车的前后悬挂弹簧,副簧。
55Si2MnB 中国自行研制的钢号,淬透性,综合力学性能,疲劳性能均较60Si2Mn钢好 主要制造中,小型汽车的板簧,使用效果好,亦可制其他中等截面尺寸的板簧,螺旋弹簧。
3.60Si2CrA 60Si2CrVA
高强度弹簧钢。淬透性高,热处理工艺性能好。因强度高,卷制弹簧后应及时处理消除内应力 制造载荷大的重要大型弹簧。60Si2CrA可制汽轮机汽封弹簧,调节弹簧,冷凝器支承弹簧,高压水泵碟形弹簧等。60Si2CrVA钢还制作极重要的弹簧,如常规武器取弹钩弹簧,破碎机弹簧。
4.55CrMnA
60CrMnA 突出优点是淬透性好,另外热加工性能,综合力学性能,抗脱碳性能亦好 大截面的各种重要弹簧,如汽车,机车的大型板簧,螺旋弹簧等。
5.60CrMnMoA
在现有各种弹簧钢中淬透性最高。力学性能,抗回火稳定性等亦好 大型土木建筑,重型车辆,机械等使用的超大型弹簧。钢板厚度可达35mm以上,圆钢直径可超过60mm。
6.50CrVA
少量钒提高弹性,强度,屈强比和弹减抗力,细化晶粒,减小脱碳倾向。碳含量较小,塑性,韧性较其他弹簧钢好。淬透性高,疲劳性能也好 各种重要的螺旋弹簧,特别适宜作工作应力振幅高,疲劳性能要求严格的弹簧,如阀门弹簧,喷油嘴弹簧,气缸胀圈,安全阀簧等。
7. 60CrMnBA
淬透性比60CrMnA高,其他各种性能相似 尺寸更大的板簧,螺旋弹簧,扭转弹簧等。
8. 30W4Cr2VA
高强度耐热弹簧钢。淬透性很好。高温抗松弛和热加工性能也很好 工作温度500~C以下的耐热弹簧,如汽轮机主蒸汽阀弹簧,汽封弹簧片,锅炉安全阀弹簧,400t锅炉碟形阀弹簧等。