合金弹簧钢的基本组成系列有，硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等。在这些系列的基础上，有一些牌号为了提高其某些方面的性能而加入了钼、钒或硼等合金元素。
此外，还从其他钢类，如优质碳素结构钢、碳素工具钢、高速工具钢、不锈钢，选择一些牌号作为弹簧用钢。
弹簧钢按其加工成型方式分为热成型和冷成型两类，由于加工方式的不同，在后续的热处理方式也不尽相同，具体如下：
1热成型弹簧的热处理
直径或板厚大于10-15mm的大型弹簧件，多用热轧盘条拉拔的钢丝或钢板制成。
加工及热处理为：先把弹簧钢丝加热到高于正常淬火温度50-80℃的条件下热卷成型，然后淬火+中温回火，获得弹性极限和疲劳强度极佳的回火索氏体。弹簧钢淬火加热应选用少氧或无氧化的设备如盐浴炉、保护气氛炉等，防止氧化脱碳。
弹簧钢热处理后还要进行喷丸处理，强化表面，产生残余压应力，提高疲劳强度。
热轧弹簧钢采用的工艺流程为：扁钢剪断——>加热压弯成形后余热淬火+中温回火+喷丸——>包装。
2冷成型弹簧的热处理
直径小于8mm的弹簧件，常用冷拔钢丝冷卷成形。冷拉钢丝制造工艺及后续热处理，主要是以下三类：
1）铅浴处理冷拉钢丝
先将钢丝连续拉拔三次，总变形量达到50%，接着加热到Ac3以上温度使其奥氏体化，随后在450-550℃的铅浴中等温处理，奥氏体转化为索氏体组织。屈服强度为1600Mpa,冷卷成形后，在200-300℃退火消除应力即可。
2）油淬火回火钢丝
钢丝拉拔到处理尺寸后，进行油淬火回火。这类钢丝的强度不如铅浴处理的钢丝，但性能均匀一致，成本较低。冷卷成形后，进行去应力处理。
3）退火状态钢丝
将钢丝拉拔到规定尺寸，再进行退火处理。软化后的钢丝冷卷成形后，需经过淬火+中温回火后才能获得所需的力学性能。
弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。
由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。
在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙度能提高疲劳寿命。
为了获得所需的性能,弹簧钢必须具有较高的含碳量。碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9％之间,由于碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm的弹簧。对于截面尺寸较大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75％之间,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它们的主要作用是提高淬透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地改善弹簧钢的力学性能,其中Cr ,W ,Mo还能提高钢的高温强度。
在热状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以上)
在冷状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以下)
热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。
冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。
耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。 |
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