彈簧材料(liào)的發展

随着彈簧應用技術的發展，對彈簧材料提(tí)出了多的要求。主要(yào)是在高應力下的提高疲勞壽命(mìng)和抗松(sōng)弛(chí)性能方面；其次是根據不同(tóng)的用途，要(yào)求具有耐蝕性、非磁性、導電性、性、耐熱性(xìng)等方面。為此，彈簧材料除了新品種外，另從(cóng)嚴(yán)格控制化學成分，降低非金屬(shǔ)夾雜(zá)，提高表面質量和尺寸精度等方面(miàn)取得了有(yǒu)益的成效(xiào)。

（1）彈簧鋼生産工藝的發展  為了提高彈簧鋼的(de)質量，工業發達已普(pǔ)通采(cǎi)用爐外精煉技(jì)術、連鑄工藝、新型(xíng)軋制和在(zài)線自動檢測及控制設備等。

為了鋼(gāng)的化學成分，降低氣(qì)體和各種非金屬加夾物的含量，采用(yòng)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(gāng)，從而提高了彈簧的設計和工作應力。

連鑄生産工藝(yì)在彈簧鋼生産中已(yǐ)被廣泛采用。連鑄可(kě)通過電磁(cí)攪拌、低溫(wēn)鑄造等技術減小鋼的偏析，減(jiǎn)小二(èr)次氧化，表面脫碳，使組織(zhī)和性能(néng)穩定、均勻。

采用分列式(shì)全連續軋(zhá)機，可提高尺寸精度，表面質(zhì)量，同時(shí)也可(kě)使鋼材沿長度顯微組織均勻(yún)。在軋制過程中為了産品的表面質量采(cǎi)用在線(xiàn)自動(dòng)檢測和控制。為了适合變截(jié)面彈簧扁鋼生産而了奧(ào)氏體軋制成形新工藝，即先将鋼加熱到奧氏體區再急冷至亞(yà)穩(wěn)奧氏體區進行塑性(xìng)加工并淬火處理。這(zhè)種(zhǒng)工藝可使鋼在不降低塑性的同時提。此外還有通(tōng)過軋後在線熱處理和表(biǎo)面(miàn)硬化處理來提高彈簧鋼的性能等。

（2）合金鋼的發展  合(hé)金元素(sù)的主要作用是提高(gāo)力學性能，工藝(yì)性能(néng)及(jí)賦予(yǔ)某種性能。氣門彈(dàn)簧和懸架彈簧(huáng)已廣泛應用SiCr鋼。Si是抗應(yīng)力(lì)松弛的合金元素，在SiCr鋼中添加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼，可以提高疲勞壽命和抗松弛性能。同時SiCr拉拔(bá)鋼絲，其在高溫下工作時的抗(kàng)松弛性能，比琴鋼絲和重要用途碳素彈(dàn)簧(huáng)鋼絲要好。随着發動機高速(sù)小型化，抗顫振性能好、質(zhì)量輕、彈(dàn)性模量小的Ti合金了較為廣(guǎng)泛的應用，其強度可達2000 MPa。

（3）低碳奧氏體鋼的發展  低碳奧氏體鋼38SiMnB是我國自主的一種新型的彈簧鋼，在此基礎上的38SiMnVBE具優越性，具有高強(qiáng)韌性、高(gāo)淬透性、高應用性和比。在進行   晶粒控制軋制後，其(qí)抗拉強度 =（2030~2140）MPa，屈服強度 =（900~2010）MPa，伸長率 =（12~15）%，面縮率 =（48~55）%。為少片變截面闆彈簧(huáng)提供了的(de)材(cái)料。

（4）不(bú)鏽鋼的(de)發展  我國是生産不(bú)鏽鋼的大國，随着不鏽鋼的生産發展，自然也了不少品種，目前已達50多種，，基(jī)本滿(mǎn)足了國内生産(chǎn)發展(zhǎn)的需要，對當前的一些新品種作簡要說(shuō)明。

1）奧氏體(tǐ)不鏽鋼體系的初步形成。為了碳元素造成的不鏽(xiù)鋼晶界腐蝕疲勞，出低碳奧氏體不(bú)鏽鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提高其性(xìng)能(néng)可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等(děng)元素。

2）含氮不鏽鋼的發展。 在不(bú)鏽(xiù)鋼中以氮代碳取得了成果。在奧氏體不鏽鋼中(zhōng)N和C有許(xǔ)多共同特性。N穩定奧氏體的作用比Ni大，與C相(xiàng)當。N與Mn結合能取代比較貴的Ni。

在奧氏體中N也是的固溶元素之一。N與Cr的親和力要比(bǐ)C與Cr的親和(hé)力小，奧氏體鋼很少見到Cr2N的析(xī)出。因此N能在不(bú)降低耐蝕性能(néng)的基礎上，提高不鏽鋼強度。

3）   鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼的發展。 鐵素體不鏽鋼具有良好的腐蝕性能和(hé)   性能，其抗應力腐蝕性能優于(yú)奧氏體不鏽鋼(gāng)。價格(gé)比奧氏體(tǐ)不鏽鋼便宜。但(dàn)存在可焊性差(chà)、脆性傾向比較大的缺點，生産和使用受到限(xiàn)制。通過降低鋼中的碳和(hé)氮的含量(liàng)，添加Ti、Nb、Zr、Ta等穩(wěn)定化元素(sù)，添加Cu、AI、V等(děng)焊縫金屬韌化元素三種途徑，可以鐵素體鋼的可焊性和脆性(xìng)。

4）奧氏體鋼的發展。 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(de)是含6% Mo的鋼（245S Mo）。這(zhè)類鋼(gāng)具有非常好的耐(nài)局部腐蝕性能，在海水、充氣、存在縫(féng)隙(xì)、低速沖(chòng)刷條件(jiàn)下，有(yǒu)良好的抗(kàng)點蝕性能（PI 40）和較(jiào)好的抗應力腐蝕性能(néng)，是Ni基合(hé)金和(hé)钛合金的代用材料。

5）超馬氏體不鏽鋼的發展。 傳統的馬(mǎ)氏體不鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和(hé)1Cr17Ni2缺乏足夠的(de)延展性，在(zài)冷(lěng)頂鍛(duàn)變形過程(chéng)中對應力敏感，冷加工成形比較困難。加之鋼的可(kě)焊(hàn)性比較差，使用範圍受到限制。為克(kè)服馬氏體鋼的上述不(bú)足，近來已找到一種途徑，就是通過降低鋼的C、Ti含量，增加Ni含量，一個新系列合金鋼——超(chāo)馬氏體鋼。這類鋼抗拉，延展性好，焊(hàn)接性能也，因此超(chāo)馬氏體鋼又稱為軟馬氏體鋼或可焊接馬氏體鋼。

（5）彈簧鋼絲的發(fā)展  彈(dàn)簧鋼絲經過100的發展，工藝技術經曆了由鉛淬火到油淬(cuì)火，現又發展到(dào)感應加熱淬火。再加上工(gōng)藝技術裝備和完善，品種質量(liàng)不斷新。近來的(de)閥門用彈簧鋼絲(sī)感應加熱淬火和回火處理工藝，試驗證明，由于感應加熱時間短，淬火組織細(xì)小，鋼絲表(biǎo)面幾乎沒(méi)有脫碳層，所以其塑(sù)性、韌性、抗(kàng)松弛性、斷裂(liè)韌性、延遲斷裂抗(kàng)力、疲勞壽命等都比油淬火回火鋼絲有較大(dà)提高。

另一種研究取得成效的   晶粒形變熱處理鋼絲已能實(shí)地應(yīng)用(yòng)，   晶粒形變(biàn)熱處理是組織   化(huà)與形變熱處理(lǐ)相結合的一種複合強韌(rèn)化工藝。它既可提高(gāo)鋼絲的力學性能，同(tóng)時又能鋼絲的表面質量(liàng)。材料(liào)表面質量(liàng)對疲勞性能影響很大。為了表面質量，對有要求的材料(liào)采用(yòng)剝皮工藝，将表層去掉0.1mm。對0.5mm的缺陷采用渦流探傷。對拔絲過程(chéng)表面産生的凹凸不平，可用電(diàn)解研磨，使表面粗糙度降到 =（6.5~3.4） m。

（6）不(bú)鏽鋼(gāng)絲(sī)的發展  近年來不鏽彈簧鋼絲生産發展較快(kuài)。國内需求量增大的品種主(zhǔ)要為(wéi)1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

的鋼絲生産工藝流程特點是盤條先剝皮處理，去除熱加工在表面造成(chéng)的缺陷，除次固溶處理後要進行酸洗外，整個冷加(jiā)工過程均保(bǎo)持光亮表面。

随着工藝的發展，不繡鋼(gāng)絲生産流程進一(yī)步簡化，将部分原屬金(jīn)屬制品行業質量控制(zhì)簡化，轉換為對盤條質(zhì)量的要求。在粗拉絲機後，應用清潔(jié)球擦拭和(hé)水中清洗，去除表面塗層和殘餘潤滑膜(mó)。在光亮熱(rè)處理前配備電解(jiě)酸洗、堿中和(hé)、水沖洗和烘幹裝置，   去除鋼絲(sī)表面(miàn)油污，表面質量。

（7）形狀(zhuàng)記憶合金的  目(mù)前在彈簧方面(miàn)有應(yīng)用前途的(de)單向形狀記憶合金，以(yǐ)50Ti和50Ni性能。形狀(zhuàng)記憶合金制成的彈簧，受溫度的作用可伸縮。主要用于恒溫、恒載荷、恒變形量的控制(zhì)系統中。由于是(shì)靠彈簧伸縮推動執行機構(gòu)，所以彈(dàn)簧的工作應力變化(huà)較大。

（8）陶瓷的應用  陶瓷的(de)彈性模量高，斷(duàn)裂強度低，适用于變形不大的地方。目前正在的有耐熱(rè)、、絕緣(yuán)性好的陶瓷，應用的有超塑性(xìng)鋅合金（SPZ），在常溫下(xià)具(jù)有高的強度。另外，還有的氮化矽，能，可達1000℃。但陶瓷彈簧不适用于在沖擊(jī)載荷下工作。

（9）纖(xiān)維增強塑料在彈(dàn)簧中應用  玻璃纖維增強塑料（GFRP）闆簧(huáng)在英、美和日本等國已廣泛應用(yòng)，除用于(yú)橫置懸架外(wài)，還可用于(yú)輕型車輛，如賽車的(de)縱置懸架。目前又研制成(chéng)功了(le)碳素纖維(wéi)增強塑料(liào)（GFRP）懸架彈簧，比金屬闆簧要輕20%。