55Si2Mn--特性:強度大、彈性極限好,屈服比值高,熱處理后韌性較好,焊接性差,冷變形塑性低,切削性尚好,淬透性較65、65Mn鋼高,臨界淬透直徑:油中約為25~57mm;水中約為44~88mm;此鋼宜油淬、水淬時有形成裂紋傾向,無回火脆性傾向,且具有抗回火穩(wěn)定和抗松弛穩(wěn)定性;鋼中夾雜物較高,軋制較困難,表面易出疵病,脫碳傾向大;適宜在淬火并中溫回火狀態(tài)下使用。用途:適用于制造鐵道車輛、汽車、拖拉機等承受中等載荷的扁形彈簧、直徑<25mm的螺旋形彈簧、緩沖彈簧以及汽缸安全閥門等高應(yīng)力下工作的重要彈簧。 55Si2MnB--特性:性能與55Si2Mn鋼相近,但淬透性更高,在油中臨界淬透直徑約為90~180mm,疲勞強度也顯著提高。用途:適用于制造中、小型截面的鋼板彈簧,如汽車上的前后副鋼板彈簧。 55SiMnVB--特性:強度、韌及塑性及淬透性均比60Si2MnA鋼高,油中臨界淬透直徑約為50~107mm;熱加工性能良好,熱處理時表面脫碳傾向小,回火穩(wěn)定性好。用途:適用于制造中型截面尺寸的板彈簧和螺旋形彈簧,可代替60SiMnA鋼使用。 60SiMn、60Si2MnA--與55Si2Mn鋼相比,強度和彈性極限均稍高(其中60Si2MnA鋼更好),淬透直性也較好,在油中臨界淬透直約為37~73mm,其他性能相同;主要使用狀態(tài)為淬火并中溫回火下使用。用途:此鋼應(yīng)用廣泛,適用于制造鐵道車輛、汽車、拖拉機等工業(yè)上制造承受較大載荷的扁彈簧或直徑≤30mm的螺旋形彈簧,如汽車、火車車箱下部承受應(yīng)力和振動用板彈簧、安全閥和止回閥上彈簧以及工作溫度<250℃非腐蝕性介質(zhì)中的耐熱彈簧;用于承受交變載荷和高應(yīng)力下工作的大型重要卷制彈簧和承受劇烈磨損的機械零件。 60Si2CrA--特性:與60Si2MnA鋼相比,塑性相近,但抗拉強度和屈服點均較高;熱處理過熱敏感性和脫碳傾向小,淬透性高,油中臨界淬透直徑約為37~114mm,但有回火脆性傾向;一般在淬火并中溫回火下使用。用途:適用于制造承受高應(yīng)力及工作溫度<300C條件下工作的彈簧,如調(diào)速器彈簧、汽輪機氣封彈簧、高壓力水泵碟形彈簧及冷凝器支承簧等。 60Si2CRVA--特性和用途與60Si2CrA鋼相近,但彈性極限和高溫力學(xué)性能更好。用途:適用于制造工作溫度在低于300~350℃條件下使用的耐熱彈簧及承受沖擊性應(yīng)力和高載荷的重要彈簧。 55CrMnA、60CrMnA--特性:具有較高的強度、塑性,焊接性差、可切削性尚可,淬透性比硅錳或硅鉻彈簧鋼好,油中臨界高,脫碳傾向比硅錳鋼低,回火脆性傾向較大,故應(yīng)選擇合適的回火溫度和冷卻速度;一般在淬火并中溫回火狀態(tài)下使用。用途:適用于制造汽車、拖拉機等工業(yè)上制造較大載荷和應(yīng)力條件下工作的板彈簧和直徑較大(可達(dá)50mm)的螺旋形彈簧。 60CrMnMoA--特性:經(jīng)熱處理后具有和60CrMnA鋼相同的綜合力學(xué)性能,此外,不宜具有更好的淬透性,在油中臨界淬透直徑約為100mm,且無回火脆性傾向。用途:適用于制造車輛、拖拉機等工業(yè)上用于受重載應(yīng)力較大和直徑較大(可達(dá)100mm)的螺旋形彈簧。 50CrVA--特性:有較高韌性、強度和彈性極限、疲勞強度,較低的彈性模量、較高的屈強比和淬透性,直徑在30~45mm的圓棒試樣,油中可淬透;熱處理時過熱和脫碳傾向小,沖擊韌性也良好;但焊接性差,冷變形塑性低,熱加工時具有形成白點的敏感性;主要在淬火并中溫回火后使用。用途:適用于制造大截面的高載荷重要彈簧及工作溫度低于300℃的閥門彈簧、活塞彈等;也可用于非腐蝕性介質(zhì)中、工作溫度<400℃的其創(chuàng)收大截面的重要調(diào)質(zhì)零件。 60W4MnBA--特性:性能與60CrMnA鋼基本相似,但有更好的淬透性,在油中臨界淬透直徑約為100~150mm。用途:適用于制造大型彈簧,如推土機上的疊板彈簧,船舶上的大型螺旋彈簧和扭力彈簧。 30W4Cr2VA--特性:一種高強度的耐熱彈簧鋼,有良好的室溫和高溫力學(xué)性能,特別高的淬透性;回火穩(wěn)定性甚佳,熱加工性良好,適宜在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用。用途:適用于制造溫度≤500℃條件下的熱彈簧,如鍋爐主要安全彈簧、汽輪機上氣封彈簧片等。
一 定義
彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈性,而專門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(guī)定的范圍之內(nèi),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(xiàn)永久變形。
彈簧鋼應(yīng)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(yán)格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。
根據(jù)《鋼分類》標(biāo)準(zhǔn),按照基本性能及使用特性一,彈簧鋼屬于機械結(jié)構(gòu)用鋼;按照質(zhì)量等級,屬于特殊質(zhì)量鋼,即在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能的鋼。按照我國習(xí)慣,彈簧鋼屬于特殊鋼
二 分類
.碳素彈簧鋼 碳素彈簧鋼的碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (0.50%~0.80%)如65、70、85和較高錳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (0.90~1.20%),如65Mn兩類。
2.合金彈簧鋼 合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上,通過適當(dāng)加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學(xué)性能、淬透性和其他性能,以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。
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(chǔ)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(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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。
彈簧鋼概述
彈簧在沖擊、振動或長期交應(yīng)力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。
熱處理:彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限,一般在淬火+中溫回火的狀態(tài)下使用,以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術(shù)對彈簧內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。因此,如何進(jìn)一步提高彈簧疲勞壽命,需進(jìn)一步研究,尤其是化學(xué)表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進(jìn)一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞壽命,氣門彈簧成形后,要進(jìn)一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理,然后經(jīng)噴丸強化。例如,日本將f4mm的si-cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進(jìn)行對比,其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入,不僅消除了脫碳的不良影響,而且還提高了殘余壓應(yīng)力,同時經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高,150℃時的變形量為0.2%(規(guī)定值為0.5%),250℃的變形量為0.56%,提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性,但滲氮和液體碳氮共滲時間應(yīng)嚴(yán)格控制,否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物,反而會降低其疲勞強度。 氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸,經(jīng)生產(chǎn)實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒,一種直徑為0.8mm,其顯微硬度為720hv0.2,另一種直徑0.25mm,其顯微硬度為800hv0.2,三次噴丸可達(dá)到較好的強化效果,又可使表面質(zhì)量得到改善。
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