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弹簧,表面,材料,性能,抗拉强度

　　良好的表面条件和疲劳性能:弹簧工作时表面承受的应力最大，疲劳损伤往往从钢丝表面开始。用于重要场合的弹簧，如阀弹簧、阀弹簧和悬架弹簧，需要几百个。1万次、数千万次甚至更长的循环寿命，对材料的疲劳性能提出了很高的要求。影响材料疲劳性能的因素很多，如化学成分、硬度、钢的纯度、表面质量、金相组织等。材料的表面质量尤为重要。材料表面的缺陷，如裂纹、褶皱、鳞片、铁锈、凹坑、划痕、压痕等，在工作过程中很容易造成弹簧应力集中。应力集中的部位往往是导致疲劳失效的疲劳源。脱碳表面也容易产生疲劳源，因此严格控制脱碳层深度也是一个重要的质量指标。为了提高弹簧材料的表面质量，可以对材料表面进行抛光或抛光，并在拉丝前用剥离法剥离一层材料的蒙皮，以去除大部分表面缺陷。弹簧热处理可采用气调热处理或真空热处理，防止表面脱碳和氧化。

　　高强度:为了提高弹簧抗疲劳破坏和松弛的能力，弹簧材料应具有高屈服强度和弹性极限，特别是高屈服比。通常情况下，材料的弹性极限与屈服强度成正比，因此弹簧设计者和制造商总是希望材料具有高屈服强度。弹簧材料的抗拉强度和屈服强度接近,如碳冷拔钢丝约90%:因为抗拉强度比屈服强度容易测量,提供的抗拉强度是交付的材料,因此,抗拉强度通常用于在设计和制造的基础。然而，材料的抗拉强度越高，效果越好。强度过高会降低材料的塑性和韧性，增加脆性倾向。材料的抗拉强度与材料的化学成分、金相组织、热处理状态、冷加工程度(拉拔或轧制)等强化工艺有关。抗拉强度与疲劳强度之间也存在一定的关系。当材料在1600 MPa以下时，其疲劳强度随着拉伸强度的增加而增加。

　　良好的塑性和韧性:在弹簧制造过程中，材料需要经历不同程度的加工变形，因此要求材料具有一定的塑性。例如，形状复杂的受拉和受扭弹簧的卸扣和扭转臂，当曲率半径很小时，弹簧材料在绕线或冲压和弯曲加工过程中不得出现裂纹、断裂等缺陷。同时，当弹簧受到冲击载荷或变载荷时，材料应具有良好的韧性，这将大大有利于弹簧的使用寿命。

　　尺寸精度严格:许多弹簧对负载精度要求很高。例如，阀门弹簧的负载偏差不得大于规定负载的5% -6%。以圆钢丝拉压弹簧为例。1%时，负荷会产生约4%的偏差。可见，严格的尺寸精度也是保证弹簧质量的重要因素。

　　均匀性好:材料的均匀性要求是指材料的化学成分、力学性能、尺寸偏差等指标要求均匀稳定。如果材料各方面的性能不一致，会给弹簧的生产带来很大的困难，造成产品几何尺寸、硬度、载荷等参数的离散性，严重的不均匀性甚至会造成产品的浪费。为了满足上述性能要求，弹簧钢必须具有优良的冶金质量，包括严格控制化学成分、高纯度、低杂质含量、低非金属夹杂物含量，控制其形貌、晶粒尺寸，同时要求钢的均匀性和稳定性。弹簧钢还应具有良好的表面质量和高精度的形状和尺寸。连铸在弹簧钢生产中得到了广泛的应用。与压铸相比，采用连续铸造。

弹簧不锈钢包括3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo等。这种不锈钢是马氏体不锈钢。其热处理工艺是满足耐腐蚀和弹性的要求。一般采用淬火+高温回火。

弹簧不锈钢简介

弹簧不锈钢包括3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo等。这种不锈钢是马氏体不锈钢。其热处理工艺是满足耐腐蚀和弹性的要求。一般采用淬火+高温回火。

弹簧不锈钢工艺

3Cr13在1000 ~ 1050°淬火。回火600 ~ 750

4Cr13淬火1050 ~ 1100°回火600 ~ 750

3Cr13Mo淬火1025 ~ 1075°回火600 ~ 750

淬火采用风冷，大尺寸采用油冷。特别注意防止表面脱碳。回火应油冷，以防止回火脆性。

弹簧不锈钢性能

不锈钢耐酸钢是指由不锈钢和耐酸钢组成的不锈钢。总之，耐大气腐蚀的钢叫不锈钢，耐化学介质腐蚀的钢叫耐酸钢。弹簧钢是优质碳钢，但会生锈。将盐水浸泡在两种钢上一天，你会看到锈斑(对于304不锈钢，201不锈钢会生锈，少一些);另一种方法是稀释两种钢在草酸和硫酸的情况下，弹簧钢是活性最强的，而不锈钢是无活性或较小的。

弹簧钢丝的发展经过一百多年的发展，弹簧钢丝的工艺经历了从铅淬火到油淬火，现在又发展到感应加热淬火

　　弹簧钢丝的发展

　　弹簧钢丝的发展经过一百多年的发展，弹簧钢丝的工艺经历了从铅淬火到油淬火，现在又发展到感应加热淬火。随着工艺技术和设备的不断创新和完善，品种质量不断更新。最近开发的弹簧钢丝感应淬火和回火过程阀门已经证明,由于感应加热时间短,小,淬火结构和导线表面几乎没有脱碳层,所以它的塑性,韧性,放松阻力、断裂韧性、耐延迟断裂和疲劳寿命相比大大提高了石油调质钢电线。

　　另一种超细晶粒变形热处理钢丝已在现场得到了应用。超细晶粒变形热处理是超细晶粒与变形热处理相结合的复合强化增韧过程。它不仅能改善金属丝的力学性能，而且能改善金属丝的表面质量。材料的表面质量对材料的疲劳性能有很大的影响。为了保证表面质量，对有特殊要求的材料进行去皮，去除表面层0.1mm。深度0.5mm缺陷采用涡流检测。对于拉丝过程中表面的不均匀性，电解磨削可将表面粗糙度降低到= (6.5 ~ 3.4)m。

　　发展的发展近年来不锈钢丝,不锈钢压缩弹簧钢丝的生产在国外发展迅速。国内需求增加的品种主要有1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。

　　先进的钢丝生产工艺的特点是先将线材剥离，消除表面热加工产生的缺陷。除了第一次溶液处理后的酸洗外，整个冷加工过程保持表面光亮。

　　随着技术的发展，不锈钢丝的生产工艺进一步简化，一些原有的金属制品行业的质量控制也简化了，这就转化为对线材质量的要求。粗拉丝机后，用清洁球擦拭，在水中清洗，去除表面涂层和残留的润滑油膜。在进行光亮热处理前，配有电解酸洗、碱中和、水洗、干燥等设备，可彻底清除钢丝表面的油污，提高表面质量。

　　形状记忆合金的发展目前，单向形状记忆合金在弹簧上有很好的应用前景，具有50Ti和50Ni的最佳性能。由形状记忆合金制成的弹簧在温度的作用下可以伸缩。主要用于恒温、恒载、恒变形控制系统。由于执行机构被弹簧推拉，弹簧的工作应力变化很大。

　　陶瓷具有高的弹性模量和低的断裂强度，适用于小变形的地方。目前使用的陶瓷具有良好的耐热性、耐磨性和绝缘性，使用的是超塑性锌合金(SPZ)，在室温下具有较高的强度。此外，还有高强度氮化硅，可以承受高达1000℃的高温。但是，陶瓷弹簧不适合在冲击载荷下工作。

　　玻璃钢片弹簧在英国、美国、日本等国家的弹簧中得到了广泛的应用。除了水平悬挂，它们也可以用于特殊的轻型车辆，如赛车垂直悬挂。目前已成功研制出碳纤维增强塑料(GFRP)悬架弹簧，其重量比金属片弹簧轻20%。

弹簧钢应具有优异的综合性能，如机械性能(特别是弹性极限、强度极限、屈服比)、弹性抗力(即抗弹性损失，又称弛豫性)、疲劳性能、淬透性理化性能

　　弹簧材料类型

　　弹簧钢是指在淬火回火状态下具有弹性，专门用来制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围内弹性变形以承受一定的载荷，载荷消除后不存在永久变形。弹簧钢应具有优异的综合性能，如机械性能(特别是弹性极限、强度极限、屈服比)、弹性抗力(即抗弹性损失，又称弛豫性)、疲劳性能、淬透性理化性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)等。为了满足上述性能要求，弹簧钢具有优异的冶金质量(纯度高、均匀性好)，良好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)，精确的形状和尺寸。

　　根据GB / T 13304《钢材分类》标准，根据弹簧钢的基本性能和使用特点，弹簧钢属于机械结构用钢;按质量等级，属于特种钢，即在生产过程中对质量和性能要求特别严格的钢。根据中国的习俗，弹簧钢是一种特钢。在制作弹簧钢时，技术要求比较高，工艺的优劣直接决定了弹簧钢的质量。

　　应用最广泛的弹簧材料是弹簧钢(SUP)。其他包括表A根据用途列出的各种钢或铜合金线。

　　表A材料一般用于弹簧

　　输入JIS数字符号

　　弹簧钢g4081

　　硬钢丝G 3521 SW

　　琴丝G 3522 SWP

　　油调钢丝——

　　不锈钢丝g4309不锈钢丝

　　铜线h3521 BsW

　　白铜线h3721hsws

　　磷青铜线h3751pbw

　　铍铜线h3803，因为

　　A.碳钢和合金钢:制造弹簧时，为了增加弹簧的弹性和疲劳极限，使其具有抗冲击能力，常常在弹簧中加入硅、锰、铬、钒、钼等金属元素。

　　。大弹簧通常由热加工处理,也就是说,弹簧材料滚成一个酒吧在高温,高温处理和形成之后,它是淬火油或水在780度到850度,然后回火的温度400度到500度。

　　b.小弹簧先退火，然后冷加工、轧制，再淬火、回火，如钢丝、琴丝、钢带等。

　　c.琴丝采用高碳钢(0.65 ~ 0.95%)，杂质少，直径一般小于1/4，经硫化处理后在室温下拉成螺纹。机械性能好，抗拉强度和刚度大。它是一种极好的螺旋弹簧材料。

　　d.不锈钢丝用于易受腐蚀的地方。高速钢和不锈钢可在高温下使用。

　　e.油回火丝含碳量为0.6 ~ 0.7%，含锰。卷簧常用0.6 ~ 1.0%。

　　f.钢板弹簧一般选用0.9 ~ 1.0%的普通钢材，等级较高的钢板选用铬钒钢和硅锰钢。

　　2、有色及有色合金钢:

　　a.合金不能热处理硬化，只能卷进去。

　　b.弹簧用铜合金包括磷青铜、黄铜等，比钢的弹性小，耐火性、耐腐蚀性低。它一般用于化学机械弹簧，也可用于电气测量仪器弹簧，由于非磁性的关系。

　　蒙乃尔是铜和镍的合金。它被用在食品工业中，用K表示。

　　Inconel (75% Ni, 15% Cr, 10t)在高温下(700华氏度内)不会松脱，用于锅炉、涡轮和喷气发动机的弹簧。

　　3.橡胶弹簧:

　　a.吸收振动和冲击运动的功能。

　　许多树脂材料也可以用作弹簧材料。

试件尺寸弹簧尺寸总是存在不同程度的差异，即使变形量相同，它们之间的应力和疲劳强度也不完全相同。

　　弹簧材料的样品试验

　　1。在制作试件时，应注意消除一些影响疲劳强度的异常因素。影响弹簧疲劳强度试验的因素有两种:一是内部因素，如化学成分、金相组织等;另一个是外部因素，如表面状态、形状和大小、温度和周围的介质。一般以材料的固有疲劳强度(内部因素)为基础，考虑外部因素进行修正。因此，在试验过程中，应尽量消除外界因素的影响。在进行第一类试验时，样品可以根据使用条件制作，也可以直接从产品中提取。在进行第二次和第三次测试时，应根据具体要求制作样品。

　　试件尺寸弹簧尺寸总是存在不同程度的差异，即使变形量相同，它们之间的应力和疲劳强度也不完全相同。为了正确反映试样的疲劳强度，应在尽量减小尺寸误差的基础上提高尺寸的测量精度。

　　1)样本量的测量精度应在0.5%以上。当材料尺寸小于2mm时，其精度应为0.01mm。如果0.5%的样本量小于0.01mm，则使用0.01mm的精度。

　　2)测量圆形截面尺寸时(如外径D2、弹簧线直径d)，应测量同一截面内互相垂直的两直径，取平均值作为直径尺寸。

　　3)根据弹簧剪切应力计算公式:

　　可以看出，为了反映最大剪应力，需要测量弹簧D / D的最大值。

　　b。样品的形状

　　1)为保证弹簧受力后不产生偏心荷载，应严格检查弹簧两端的平行度和整个弹簧的垂直度。

　　2)为保证弹簧在加载后变形均匀，弹簧节距应均匀，弹簧不应有过大的椭圆度。

　　3)为了便于试验结果的比较，同一批次弹簧的端部匝数和结构应尽可能一致。

　　c。加工和热处理不同的加工和热处理状态对疲劳强度有不同的影响，所以同一批次的试样应同时加工和热处理。

　　1)相同批次的测试样品应尽可能使用自动卷簧机进行处理，尽量减少人工操作。

　　2)当弹簧的自由高度通过静置或强压处理进行调整时，疲劳强度可能由于超载而降低，因此弹簧试样不应通过静置或强压处理进行调整。

　　3)相同批次的弹簧试件应采用相同线圈的钢丝制作，且表面状况一致。不应有引起应力集中的铁锈、划痕、划痕等缺陷。

　　热处理过程对疲劳强度也有很大的影响。即使完全淬火和不完全淬火后的低温回火硬度完全相同，疲劳强度也有显著差异。晶粒尺寸过大和表面脱碳会降低疲劳强度。因此，同一批次的试样应在同一炉中进行热处理。