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淺談塑性和耐腐蝕性的高強度彈簧鋼

[ 時(shí)間：2018-03-15 點(diǎn)擊：2385 ]

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，所以對制造彈簧的材質(zhì)主要的應有高的屈服強度;在承受重載荷時(shí)不引起塑性變形;應有高的疲勞強度，在載荷反復作用下具有長(cháng)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。復合彈簧
隨著(zhù)經(jīng)濟和環(huán)境壓力的不斷增長(cháng)，使得汽車(chē)工業(yè)不斷改進(jìn)，以減輕重量。例如螺旋彈簧重量從1975年的4kg降到現今的2kg，減輕了一半。這主要是由于改進(jìn)了設計，提高了硬度(目前硬度為52～56HRC)。較高的強度不僅可減輕重量還可提高耐彎曲變形性能，同時(shí)也為懸架系統的新型設計提供了可能。但是，較高的硬度意味著(zhù)在疲勞和腐蝕疲勞過(guò)程中表面缺陷的敏感性增大。確實(shí)，高強度懸架彈簧的斷裂主要產(chǎn)生于腐蝕坑。因而，為了確?？煽啃?，除了提高強度外，還應具有好的塑性(沖擊韌性)和耐腐蝕性。復合彈簧
研究發(fā)現，降低含碳量可改善耐腐蝕性、沖擊韌性和塑性。但是，在含碳量降低的情況下要獲得相同的強度，必須降低回火溫度，應盡可能將碳含量控制在0.45～0.55wt%;硅可提高屈服強度和韌性，但是在熱處理的過(guò)程中硅也容易導致脫碳，因此，將硅含量控制在1.6～2.1wt%;調整加入Cr、Ni、Cu，控制腐蝕坑形貌，來(lái)改善耐腐蝕性和耐腐蝕疲勞性能，獲得要求的淬硬性和保持足夠低成本來(lái)確保新鋼種的經(jīng)濟性;微合金化元素Ti、V、Nb可使鋼中有細小彌散分布的碳氮化物析出相，這些析出相特別是含V的析出相有利于獲得較高的硬度和屈服強度。Nb、Ti和少量V，在奧氏體化過(guò)程中有助于控制晶粒尺寸，獲得細小的組織，從而改善韌性、耐腐蝕性和耐彎曲變形性能。復合彈簧
設計螺旋彈簧用高強度鋼大的挑戰是確保在高硬度下，同時(shí)具有良好的塑性和耐腐蝕疲勞性能及合理的成本。日本神戶(hù)鋼鐵和ASCOM金屬聯(lián)合進(jìn)行了高強度彈簧的一種新型鋼種(HRC>55)的開(kāi)發(fā)。這類(lèi)鋼的設計思路是：加入可控合金元素和微合金化元素來(lái)改善鋼的疲勞、腐蝕疲勞和耐彎曲變形性能。結合這些元素對硬度、耐腐蝕性、腐蝕坑的形貌、耐氫脆性、韌性及成本的影響來(lái)準確控制合金元素的含量。復合彈簧
與SiCr鋼相比，這類(lèi)鋼具有優(yōu)良的耐氫脆性能、韌性和耐腐蝕性能，能滿(mǎn)足在承受高應力(1300MPa)下提高耐腐蝕疲勞性的較高質(zhì)量彈簧的需要。這些鋼的化學(xué)成分差異使得用戶(hù)可以根據需要通過(guò)調整成本、腐蝕疲勞和韌性來(lái)選擇佳成分組合。復合彈簧
彈簧鋼定義
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，即在規定的范圍之內，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變形。復合彈簧
彈簧鋼應具有優(yōu)良的綜合性能，如力學(xué)性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、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(嚴格控制表面缺陷和脫碳)、準確的外形和尺寸。
根據GB/T 13304《鋼分類(lèi)》標準，按照基本性能及使用特性一，彈簧鋼屬于機械結構用鋼;按照質(zhì)量等級，屬于特殊質(zhì)量鋼，即在生產(chǎn)過(guò)程中需要特別嚴格控制質(zhì)量和性能的鋼。按照我國習慣，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。復合彈簧