弹簧材料的发展.docx

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1、随着弹簧应用技术的发展，对弹簧材料提出了更高的要求。主要 用于改善高应力下的疲劳寿命和抗松弛性能；其次，根据不同的用途 要求具有耐腐蚀性，耐磨性，非磁性，导电性，耐热性等方面。因此， 除了开发新的弹簧材料外，在严格控制化学成分，减少非金属杂质， 改善表面质量和尺寸精度方面也取得了有益的成果。(1)弹簧钢生产技术的发展为了提高弹簧钢的质量，发达国家普遍采用了炉外精炼技术，连 铸技术，新型轧制和在线自动检测控制设备。为了确保钢的化学成分并减少气体和各种非金属夹杂物的含量， 使用大容量电炉或转炉进行冶炼，并在炉外精炼钢包以减少氧气含量 (质量分数)(0.0021-0.0010) %。生产超纯钢，从而

2、大大改善了弹 簧的设计和工作应力。连铸技术已广泛应用于弹簧钢生产中。连续铸造可以减少钢的偏 析，减少二次氧化，改善表面的脱碳，并使结构和性能稳定均匀。分体式连续轧机的使用可以提高尺寸精度，表面质量，甚至沿着 钢的长度组织。在轧制过程中，为了确保产品的表面质量，使用了在 线自动检测和控制。为了适应变截面弹簧扁钢的生产，开发了奥氏体 轧制新技术，即将钢加热到奥氏体区，然后淬火到亚稳奥氏体区进行 塑性加工和淬火。该过程可以在不降低塑性的情况下提高钢的强度。 另外，通过在轧制后进行在线热处理和表面硬化处理可以改善弹簧钢 的性能。合金元素的主要功能是改善机械性能，改善工艺性能并赋予某些 特殊性能。SiC

3、r钢已被广泛用于气门弹簧和悬架弹簧。Si是抵抗应力 松弛的最佳合金元素。在SiCr钢中添加V和Mo形成sicrv和sicrmo 钢可以改善疲劳寿命和抗松弛性能。同时，SiCr拉拔钢丝在高温下比 钢琴钢丝和重要的碳弹簧钢丝具有更好的抗松弛性能。随着发动机的 快速小型化，具有良好的抗振颤性能，重量轻，弹性模量小的钛合金 已被广泛使用，其强度可达到2000MPa。（3）低碳奥氏体钢的发展低碳奥氏体钢38simnb是在中国自主开发的新型高性能弹簧钢。 在此基础上开发的38SiMnVBE具有更多的优势，高强度和韧性，高淬 透性，高适用性和高性能比。在控制的超细晶粒轧制后，抗拉强度二 （2030-2140

4、） MPa,屈月艮强度二（9002010） MPa,伸长率二（1215） %, 表面收缩率=（48-55） %。它以很少的零件和可变的截面为弹簧提供 了高性能的材料。（4）不锈钢的开发中国是生产不锈钢的大国。随着不锈钢生产的发展，自然已经开 发出许多品种，到目前为止，已经开发了 50多种，基本满足了国内生 产发展的需要。简要介绍了目前开发的一些新品种。1）奥氏体不锈钢体系的初步形成。为了消除碳元素引起的不锈钢 晶界腐蚀疲劳，开发了 0Crl8Ni9和00crl7ni2mo2。为了改善其特殊性 能，可以添加 Cu, Ti, Nb, Mn, Cr, Si 和 N。2）开发含氮不锈钢。在不锈钢中，已

5、经用氮代替了碳。奥氏体不 锈钢中有许多N和C的共同特征。N稳定化奥氏体的作用大于Ni的作 用，后者等效于C的作用。N和Mn的结合可以替代更昂贵的Ni。N也是奥氏体中最有效的固溶强化元素之一。N和Cr之间的亲和 力小于C和Cr之间的亲和力。在奥氏体钢中很少见到Cr2N的析出。 因此，n可以在不降低耐腐蚀性的情况下提高不锈钢的强度。3）开发超级铁素体不锈钢。铁素体不锈钢具有良好的耐腐蚀性和 抗氧化性，其耐应力腐蚀性能优于奥氏体不锈钢。价格比奥氏体不锈 钢便宜。然而，存在一些缺点，例如差的可焊性和脆性，这限制了生 产和使用。通过减少碳和氮的含量，添加Ti, Nb, Zr, Ta和其他稳定 元素，以及

6、添加Cu, AL V和其他焊接金属增韧元素，可以改善铁素 体钢的焊接性和脆性。4）开发超级奥氏体钢。超级奥氏体钢中的Cr, Mo和N含量明显 高于常规不锈钢。其中，著名的一种是钢（245smo）,铝含量为6%。 这种钢具有非常好的局部耐腐蚀性。在海水，空气膨胀，间隙和低速 冲刷条件下，它具有良好的抗点蚀性（PI40）和更好的抗应力腐蚀性 能。它是银基合金和钛合金的替代材料。5）开发超级马氏体不锈钢。传统的马氏体不锈钢2Crl3. 3Crl3. 4Crl3和lCrl7Ni2缺乏足够的延展性，因此对冷锻过程中的应力非常 敏感，因此很难进行冷加工。另外，钢的焊接性较差，并且使用范围 受到限制。为了克服马氏体钢的上述缺点，最近发现了一种有效的方 法，即通过减少C和Ti的含量并增加Ni的含量来开发新的合金钢系列。