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彈簧鋼的特點---彈簧主要在動載荷下工作,即在沖擊、振動的條件下,或在交變應力作用下工作,利用彈性變形來吸收沖擊能量,起緩沖作用。
由於彈簧經常承受振動和長期在享變應力作用下工作,主要是疲勞破壞,故彈簧鋼必須具有高的彈性極限和高疲勞極限。此外,還應有足夠的韌性和塑性,以防止在沖擊力作用下突然脆斷。
在工藝性方面,彈簧鋼應具有較好的淬透性和低的過熱、脫碳敏感性。降低彈簧表面粗糙度能提高疲勞壽命。
為瞭獲得所需的性能,彈簧鋼必須具有較高的含碳量。碳素彈簧鋼的含碳量在0.6-0.9％之間,由於碳素彈簧鋼的淬透性差,故隻用於制造截面尺寸不超過10-15mm的彈簧。對於截面尺寸較大的彈簧,必須采用合金彈簧鋼。合金彈簧鋼碳含量在0.45-0.75％之間,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它們的主要作用是提高淬透性和回火穩定性,強化鐵素體和細化晶粒,有效地改善彈簧鋼的力學性能,其中Cr ,W ,Mo還能提高鋼的高溫強度。
在熱狀態下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以上)
在冷狀態下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以下)
熱成型彈簧的熱處理工藝--用這種方法成型彈簧多數是將熱成型和熱處理結合在一起進行的,而螺旋彈簧則大多數是在熱成型後再進行熱處理。這種彈簧鋼的熱處理方式是淬火+中溫回火,熱處理後組織為回火托氏體。這種組織的彈性極限和屈服極限高,並有一定的韌性。
冷成型彈簧的熱處理工藝--對於用冷軋鋼板、鋼帶或冷拉鋼絲制成的彈簧,由於冷塑性變形使材料強化,己達到彈簧所要求的性能。故彈簧成型後隻需在250C左右范圍內,保溫30min左右的去應力處理,以消除冷成型彈簧所產生的內應力,並使彈簧定型即可。
耐熱彈簧鋼的熱處理--內燃機的氣閥彈簧是在較高溫度下工作,有的還存在腐蝕性氣氛,因此必須選用特殊的彈簧鋼和合適的熱處理規范。
彈簧淬火時常見的缺陷及防止措施
(1)脫碳(降低使用壽命)--1、采用鹽浴爐或拄制氣氛加熱爐加熱。
2、采用快速加熱工藝。 (2)淬火後硬度不足,非馬氏體數量較多,心部出現鐵素體(產生和殘存變形,降低使用壽命)--1、選用淬透性較好的材料。2、改善淬火冷卻劑的冷卻能力。3、彈簧進入冷卻劑的溫度應控制在Ar3以上。4、適當提高淬火加熱溫度。
(3)過熱(脆性增加)--1、嚴格控制成型及淬火加熱溫度。2、加強淬火時的金相檢驗。
(4)開裂(脆性增加,嚴重降低使用壽命)--1、控制淬火加熱溫度。2、淬火時冷到250-300C時,取出空冷。3、及時回火 提高彈簧質量的措施
(1)形變熱處理--將鋼的變形強化與熱處理強化兩者結合起來,以進一步提高鋼的強度和韌性。形變熱處理有高、中、低溫之分。高溫形變熱處理是在奧氏體狀態下產生形變後立即淬火,也可與鍛造或熱軋結合起來,即熱成型後立即淬火。形變熱處理己應用於汽車板簧生產中。
(2)彈簧的等溫淬火--對於直徑較小或透透性足夠的彈簧可采用等溫淬火,它不僅能減少變形,而且還能提高強韌性,在等溫淬火後最好再進行一次回火,可提高彈性極限,回火溫度與等溫淬火溫度相同。
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