彈簧依靠彈性變形吸收沖擊能量,所以彈簧鋼絲不一定要有很高的塑性,但起碼要有能承受彈簧成型的塑性,以及足夠的能承受沖擊能量的韌性。 彈簧通常在交變應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作,因此要有很高的疲勞極限,以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。
在特定環(huán)境中使用的彈簧,對(duì)鋼絲還會(huì)有一些特殊要求,例如:在腐蝕介質(zhì)中使用的彈簧,必須有良好的抗腐蝕性能。精密儀器中使用的彈簧,應(yīng)具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性和靈敏性,溫度系數(shù)要低,品質(zhì)因素要高,后效作用要小,彈性模量要恒定。在高溫條件下工作的彈簧,要求在高溫時(shí)仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性能等。
此外,還應(yīng)考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態(tài)鋼絲直接繞制彈簧,彈簧成形后經(jīng)消除應(yīng)力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度要略高于油淬火回火鋼絲。大規(guī)格冷拉鋼絲彈力太大,繞制彈簧很困難,所以冷拉彈簧鋼絲使用規(guī)格一般小于8.0mm,油淬火回火鋼絲使用規(guī)格一般小于13.0mm。實(shí)際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態(tài)彈簧鋼絲,冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。碳素彈簧鋼絲現(xiàn)行國(guó)家和行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)分兩種類(lèi)型:
1、冷拉彈簧鋼絲
一類(lèi)是冷變形強(qiáng)化鋼絲,又稱(chēng)冷拉彈簧鋼絲。冷拉碳素彈簧鋼絲首先經(jīng)鉛淬火處理獲得索氏體組織,然后表面磷化,以很大減面率拉拔到成品尺寸,鋼絲組織呈纖維狀,有很高的抗拉強(qiáng)度和彈性極限,良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能。冷拉彈簧鋼絲尺寸精度高,表面光潔,無(wú)氧化和脫碳缺陷,疲勞壽命比較穩(wěn)定,是使用最廣泛的彈簧鋼絲。2、油淬火回火鋼絲
碳素彈簧鋼絲的另一類(lèi)型是馬氏體強(qiáng)化鋼絲,又稱(chēng)油淬火回火鋼絲。碳素鋼絲通過(guò)淬回火處理,可獲得良好的綜合力學(xué)性能,當(dāng)鋼絲規(guī)格較小時(shí)(φ≤2.0mm),油淬火回火鋼絲的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)比索氏體化處理后冷拉鋼絲要低。當(dāng)鋼絲規(guī)格較大時(shí)(φ≥6.0mm)索氏體化的鋼絲不可能采用很大減面率來(lái)獲得所要求的強(qiáng)度指標(biāo),而油淬火回火鋼絲只要完全淬透就可以獲得比冷拉鋼絲更高的性能。在抗拉強(qiáng)度相同條件下,馬氏體強(qiáng)化鋼絲比冷變形強(qiáng)化鋼絲具有更高的彈性極限。冷拉鋼絲金相組織呈纖維狀,各向異性明顯,油淬火回火鋼絲金相組織為均勻的回火馬氏體,幾乎是各向同性的。同時(shí)油淬火回火鋼絲的抗松弛性能優(yōu)于冷拉鋼絲,使用溫度(150~190℃)也高于冷拉鋼絲(≤120℃)。近年來(lái)中大規(guī)格油淬火、回火鋼絲大有取代冷拉鋼絲趨勢(shì)。