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，如優質碳素結構鋼、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。
彈簧鋼按其加工成型方式分為熱成型和冷成型兩類，由于加工方式的不同，在后續的熱處理方式也不盡相同，具體如下：
1熱成型彈簧的熱處理
直徑或板厚大于10-15mm的大型彈簧件，多用熱軋盤條拉拔的鋼絲或鋼板制成。
加工及熱處理為：先把彈簧鋼絲加熱到高于正常淬火溫度50-80℃的條件下熱卷成型，然后淬火+中溫回火，獲得彈性極限和疲勞強度極佳的回火索氏體。彈簧鋼淬火加熱應選用少氧或無氧化的設備如鹽浴爐、保護氣氛爐等，防止氧化脫碳。
彈簧鋼熱處理后還要進行噴丸處理，強化表面，產生殘余壓應力，提高疲勞強度。
熱軋彈簧鋼采用的工藝流程為：扁鋼剪斷——>加熱壓彎成形后余熱淬火+中溫回火+噴丸——>包裝。
2冷成型彈簧的熱處理
直徑小于8mm的彈簧件，常用冷拔鋼絲冷卷成形。冷拉鋼絲制造工藝及后續熱處理，主要是以下三類：
1）鉛浴處理冷拉鋼絲
先將鋼絲連續拉拔三次，總變形量達到50%，接著加熱到Ac3以上溫度使其奧氏體化，隨后在450-550℃的鉛浴中等溫處理，奧氏體轉化為索氏體組織。屈服強度為1600Mpa,冷卷成形后，在200-300℃退火消除應力即可。
2）油淬火回火鋼絲
鋼絲拉拔到處理尺寸后，進行油淬火回火。這類鋼絲的強度不如鉛浴處理的鋼絲，但性能均勻一致，成本較低。冷卷成形后，進行去應力處理。
3）退火狀態鋼絲
將鋼絲拉拔到規定尺寸，再進行退火處理。軟化后的鋼絲冷卷成形后，需經過淬火+中溫回火后才能獲得所需的力學性能。
彈簧鋼的特點—彈簧主要在動載荷下工作,即在沖擊、振動的條件下,或在交變應力作用下工作,利用彈性變形來吸收沖擊能量,起緩沖作用。
由于彈簧經常承受振動和長期在享變應力作用下工作,主要是疲勞破壞,故彈簧鋼必須具有高的彈性極限和高疲勞極限。此外,還應有足夠的韌性和塑性,以防止在沖擊力作用下突然脆斷。
在工藝性論方面,彈簧鋼應具有較好的淬透性和低的過熱、脫碳敏感性。降低彈簧表面粗糙度能提高疲勞壽命。
為了獲得所需的性能,彈簧鋼必須具有較高的含碳量。碳素彈簧鋼的含碳量在0.6-0.9％之間,由于碳素彈簧鋼的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超過10-15mm的彈簧。對于截面尺寸較大的彈簧,必須采用合金彈簧鋼。合金彈簧鋼碳含量在0.45-0.75％之間,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它們的主要作用是提高淬透性和回火穩定性,強化鐵素體和細化晶粒,有效地改善彈簧鋼的力學性能,其中Cr ,W ,Mo還能提高鋼的高溫強度。
在熱狀態下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以上)
在冷狀態下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以下)
熱成型彈簧的熱處理工藝--用這種方法成型彈簧多數是將熱成型和熱處理結合在一起進行的,而螺旋彈簧則大多數是在熱成型后再進行熱處理。這種彈簧鋼的熱處理方式是淬火+中溫回火,熱處理后組織為回火托氏體。這種組織的彈性極限和屈服極限高,并有一定的韌性。
冷成型彈簧的熱處理工藝--對于用冷軋鋼板、鋼帶或冷拉鋼絲制成的彈簧,由于冷塑性變形使材料強化,己達到彈簧所要求的性能。故彈簧成型后只需在250C左右范圍內,保溫30min左右的去應力處理,以消除冷成型彈簧的門應力,并使彈簧定型即可。
耐熱彈簧鋼的熱處理--內燃機的氣閥彈簧是在較高溫度下工作,有的還存在腐蝕性氣氛,因此必須選用特殊的彈簧鋼和合適的熱處理規范。 |
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