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彈簧用材的發展

2017-6-14 10:56:11

永嘉縣三和彈(dàn)簧有限公司 https://www.leto.cc/
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(1)彈簧鋼生産工藝的(de)發(fā)展  為了提(tí)高彈(dàn)簧鋼的質量,工業發(fā)達國家已普通采用爐外精(jīng)煉技術、連鑄工藝、新型軋制和在線(xiàn)自動檢測及控制設備(bèi)等。
為了保證鋼的化學成分,降低氣體和(hé)各種非金屬(shǔ)加夾物的含量,采(cǎi)用大容量電爐或轉爐熔煉,采用爐外鋼包精煉,使氧含量(質量分數)降至(0.0021~0.0010)%,生産出超純淨鋼,從而大大提高了彈簧的設計和工作應力。
連鑄生産工(gōng)藝在彈簧鋼生産中已被(bèi)廣泛(fàn)采用。連鑄可通過電磁攪拌、低溫鑄(zhù)造等技術減小鋼的偏析,減小二次氧化,改善表面脫(tuō)碳(tàn),使(shǐ)組織和性能穩定、均勻。
采(cǎi)用分列式全連續軋機,可提高尺寸精(jīng)度(dù),表面質量,同時也可使鋼材沿長度顯微組織均(jun1)勻。在(zài)軋制過程中為了保證産(chǎn)品的表面質量采用在線自動檢測和控(kòng)制。為了(le)适合變截面(miàn)彈簧扁鋼生産而開(kāi)發了奧氏體軋制成形新(xīn)工藝,即先将鋼(gāng)加熱到奧氏體區再急冷至亞穩奧氏體區進行塑性加工并(bìng)淬火(huǒ)處理。這種工藝可(kě)使鋼在(zài)不(bú)降低塑性的同時提高強度。此外還有通過軋後在線熱處理和表面硬化(huà)處理來提高彈簧鋼的性能等。
 
(2)合金鋼(gāng)的發展  合金元素的(de)主要作用是提高力學性能,改善(shàn)工藝性能及賦予某種(zhǒng)特殊性能。氣(qì)門彈簧和懸架彈簧已廣泛應用(yòng)SiCr鋼。Si是(shì)抗應力松弛最好的合金元素,在SiCr鋼中添(tiān)加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼(gāng),可以提高疲勞壽(shòu)命和抗松弛性能。同時(shí)SiCr拉拔鋼絲,其在高溫下工作時的抗松弛性能,比琴鋼絲和重要用途碳素彈簧鋼絲要好。随着發動機高速小型化,抗顫(chàn)振性能好、質量輕、彈性模量小的Ti合金得到了較為廣泛的應用,其強度可達2000 MPa。
 
(3)低碳奧氏體鋼的發展  低(dī)碳奧(ào)氏體鋼38SiMnB是我國自(zì)主研發的一種新型的高性能彈簧(huáng)鋼,在此基礎上開發的38SiMnVBE更具優越性,具有高強韌性、高淬透性、高應用性(xìng)和高性能比。在進行超細晶粒控制(zhì)軋制後,其抗拉強度 =(2030~2140)MPa,屈服強度 =(900~2010)MPa,伸長(zhǎng)率 =(12~15)%,面(miàn)縮率 =(48~55)%。為少片變截面闆彈簧提供了高性能的材料。
 
(4)不鏽鋼的發展  我國是生産不鏽(xiù)鋼的大國,随着不(bú)鏽鋼的生産發展,自然也開發了不少品種,目前已達50多種,,基本滿足了國内生産(chǎn)發展的(de)需要,對當前開發的一些新(xīn)品種作簡要說明。
    1)奧氏體不鏽鋼體系的初步形成。為了消除碳元素造成的不鏽鋼晶界腐蝕疲(pí)勞,開(kāi)發出低碳奧氏體不鏽鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提(tí)高(gāo)其特殊(shū)性能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素。
    2)含氮不(bú)鏽鋼的發展(zhǎn)。 在不鏽鋼中以氮代碳取得了成果。在奧氏體不鏽(xiù)鋼中N和C有許多共同特(tè)性。N穩定奧氏(shì)體的作用比Ni大,與C相當。N與Mn結合能取(qǔ)代比較貴的Ni。
在奧氏體中N也是最有效的固溶強化元(yuán)素之一。N與Cr的親和力要比C與(yǔ)Cr的親和力小,奧氏體(tǐ)鋼很少見到Cr2N的析出。因此N能(néng)在不降低耐(nài)蝕性能的基礎上,提高不鏽鋼強度。
    3)超強鐵素體不鏽鋼的發(fā)展。 鐵素體不鏽鋼(gāng)具(jù)有良好的腐蝕性能和抗氧化性能,其(qí)抗(kàng)應力腐蝕性能優于(yú)奧氏體不鏽鋼。價格(gé)比奧氏體不鏽鋼便宜。但存在可焊性差、脆性傾向比較(jiào)大的缺點,生産和使用受到限制。通過降低鋼中的碳和氮的含量(liàng),添加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定化元素,添加Cu、AI、V等焊縫金屬韌化元素三(sān)種途徑,可以改善鐵(tiě)素體鋼的(de)可焊性和脆性(xìng)。
    4)超級奧氏體鋼的發展。 超級奧氏體鋼指Cr、Mo、N含量顯着高于常規(guī)不鏽鋼的奧氏體鋼。其中比較着名的是含6% Mo的鋼(245S Mo)。這類鋼(gāng)具有非常好的耐局(jú)部腐蝕性能,在(zài)海水、充氣、存在(zài)縫隙、低速沖刷條件(jiàn)下,有良好的抗點蝕性能(PI 40)和較好的抗應(yīng)力腐蝕性能,是Ni基合金和钛合金的代用材料。
    5)超(chāo)馬氏體不鏽鋼的(de)發展(zhǎn)。 傳統的馬(mǎ)氏體不鏽(xiù)鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏(fá)足夠的延展性,在冷頂鍛變形過程中對應力十分(fèn)敏感,冷(lěng)加工成形比(bǐ)較困難。加(jiā)之鋼的可焊性比較(jiào)差,使用範圍受到限制(zhì)。為克服馬氏體鋼的上述不足,近來已找到一種有效途徑,就是通過降低鋼的(de)C、Ti含(hán)量,增加Ni含量,開發一個新系列合金鋼——超馬氏體鋼。這類(lèi)鋼抗拉強度高,延展性好,焊(hàn)接性能也得到改善,因此超馬氏體鋼又稱(chēng)為軟馬氏體鋼或可焊接馬氏體鋼。
 
(5)彈簧鋼絲(sī)的發展  彈簧(huáng)鋼絲經過100多年(nián)的發展,工藝技術經曆了由鉛淬火到油淬火,現又發展到感(gǎn)應加熱淬(cuì)火。再加上(shàng)工藝技術裝備不斷(duàn)創新和(hé)完善,品種質量不斷更新。近來開發的閥門用彈簧鋼(gāng)絲感應加熱淬火和回火處理工藝(yì),試驗證明,由于感應加熱(rè)時間短,淬火組織細小,鋼絲表面幾乎沒有脫(tuō)碳層,所以其塑(sù)性、韌性、抗松弛性、斷裂韌性、延(yán)遲斷裂抗力、疲勞壽命等都比油淬火回火(huǒ)鋼絲有較大提高。
另一種(zhǒng)研究取得成效的超細晶粒形變熱處理鋼絲已能實地應用,超(chāo)細晶粒形變熱處(chù)理是組織(zhī)超細化與形變熱處理(lǐ)相結合的(de)一種複合強韌化工藝。它既(jì)可提高鋼絲的力(lì)學性能,同時(shí)又能改(gǎi)善鋼絲的表面質量。材料表面質量對疲勞性能影響很大。為了保證(zhèng)表面質(zhì)量,對有特殊要求的材料采(cǎi)用剝皮工藝,将表層去掉0.1mm。對0.5mm深度的缺陷采用渦流探(tàn)傷。對拔絲過程表面産生的凹凸不平,可用電解研磨,使表面粗糙度降到 =(6.5~3.4) m。
 
(6)不鏽鋼絲的發展  近年來國外不鏽彈簧鋼絲生産發展較快。國内需(xū)求量增大的品種主要為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。
先進的鋼絲生産工藝流程(chéng)特點是盤條首(shǒu)先剝皮處理,去除熱加工在表面造成的(de)缺陷,除第一次(cì)固溶處理後要(yào)進行酸洗外,整(zhěng)個冷加工過程均保持光(guāng)亮表面。
随着工藝的(de)發展(zhǎn),不繡鋼絲生産流程進一步簡化,将部分(fèn)原屬金屬制品行業質量控制簡化,轉換為對盤條質量的要(yào)求。在粗拉(lā)絲機後,應用清潔球擦拭和水(shuǐ)中清(qīng)洗,去除表面塗層和殘(cán)餘潤滑膜。在光亮熱處理前配備電解酸洗、堿中和、水沖洗和烘幹(gàn)裝置,徹底去除鋼(gāng)絲表面油污,改(gǎi)善表面質量。
 
(7)形狀記憶合金的開發(fā)  目前在彈簧方面有(yǒu)應用(yòng)前途的單向形狀記憶合金,以50Ti和50Ni性能最好。形狀記憶合金制成的(de)彈簧,受溫度的作用可伸(shēn)縮。主要用(yòng)于恒溫、恒(héng)載荷、恒變形量的控制系(xì)統中。由于是靠彈簧伸縮推動執行機構,所以彈簧的工(gōng)作應力變化(huà)較大。
 
(8)陶瓷的應用  陶瓷(cí)的彈性模量高,斷裂強度低,适用于變形不大的地方。目前正在開發(fā)的有耐熱、耐磨、絕(jué)緣性好的陶瓷,應用(yòng)的有超塑性鋅合金(jīn)(SPZ),在常溫下具有高的強度。另外,還有高強度的氮化矽,能耐高溫,可達1000℃。但陶瓷(cí)彈簧不适用于在沖擊載(zǎi)荷下工作。
 
(9)纖維增強塑(sù)料在彈簧中應用  玻璃纖維增(zēng)強塑料(GFRP)闆簧在英(yīng)、美和日本等國已廣泛應用,除用于橫置懸架外,還(hái)可用(yòng)于特殊輕型車(chē)輛,如賽車的縱置(zhì)懸(xuán)架(jià)。目前(qián)又研制(zhì)成功(gōng)了碳素纖維增強塑料(GFRP)懸架彈簧,比金屬闆簧要輕20%。
彈簧
關鍵(jiàn)詞:彈簧
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