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较高的疲劳强度。该工艺要求弹簧钢具有一定的淬透性，不易脱碳，表面质量好。碳素弹簧钢是一种优质碳素结构钢

　弹簧钢生产工艺性能要求

　　一般可采用电炉、平炉或转炉生产弹簧钢;优质弹簧钢是由电渣炉或真空炉生产的，具有较好的质量或特殊性能。弹簧钢中碳、锰、硅等主要元素的规定含量范围较窄。冶炼过程中必须严格控制化学成分。当硅含量高时，铸锭锻造后冷却容易形成气泡等缺陷，出现白点。因此，用于冶炼的原料必须干燥，以尽可能多地去除气体和夹杂物，并避免钢液过热。

　　弹簧钢在轧制过程中必须特别注意脱碳和表面质量。当钢表面严重脱碳时，钢的疲劳极限会显著降低。对于高硅弹簧钢，如70Si3MnA，应注意避免石墨化。因此，热加工时轧制温度不宜过低(≥850℃)，应避免在易形成石墨化的温度范围(650 ~ 800℃)内停留时间。

　　弹簧是在冲击、振动或长期交叉应力作用下使用的，因此要求弹簧钢具有较高的抗拉强度、弹性极限和较高的疲劳强度。该工艺要求弹簧钢具有一定的淬透性，不易脱碳，表面质量好。碳素弹簧钢是一种优质碳素结构钢，碳化WC含量在0.6% -0.9%之间。合金弹簧钢以硅锰钢为主，其含碳量稍低，主要通过增加硅含量Wsi来提高性能;此外，还有铼、钨、钒合金弹簧钢。近年来,结合中国的资源,按照要求汽车和拖拉机设计的新技术,新加入硼钢的成绩,铌、钼和其他元素硅锰钢开发的基础上,延长了弹簧的使用寿命,提高了质量。

弹簧强度计算的目的是保证弹簧在工作时不出现塑性变形和疲劳破坏。弹簧刚度计算的目的是保证弹簧具有要求的弹性

　　弹簧设计的四大问题

　　1.问：什么是弹簧的特性曲线？它与弹簧的刚度有什么关系？定刚度弹簧和变刚度弹簧的特性曲线有何区别？

　　答：弹簧所受载荷与其变形的关系曲线称为弹簧特性曲线。该特性曲线的斜率值反映弹簧的刚度。定刚度弹簧的特性曲线为直线，而变刚度弹簧的特性曲线为曲线。

　　2 问：弹簧强度计算和刚度计算的目的是什么？影响圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧强度和刚度的主要因素有哪些？

　　答：弹簧强度计算的目的是保证弹簧在工作时不出现塑性变形和疲劳破坏。弹簧刚度计算的目的是保证弹簧具有要求的弹性。

　　3 问：已知圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的外载荷为F，试分析只增大弹簧钢丝直径d,有效圈数n,中径D，弹簧变形是增大还是减小？

　　答：在F作用下，只增大d时，变形减小；只增大n时，变形增大；只增大D时，变形增大。

　　4 问：现有两个圆柱螺旋拉伸弹簧，若它们的材料，弹簧钢丝直径，弹簧中径，端部结构等完全相同，仅有效圈数不同，试分析它们的强度，刚度大小有何不同。

　　答：弹簧的强度与有效圈数n无关，弹簧的刚度与有效圈数n成反比。

在国际弹簧标准化技术委员会成立之前，由国际技术标准委员会ISO/TC 10制订了和弹簧相关的技术文件

　　我国全国弹簧技术标准化委员会秘书处于2007年6月向国际弹簧技术标准化委员会(ISO/TC 227)提出了热卷圆柱弹簧压缩弹簧和汽车板弹簧设计、技术要求及试验方法的国际标准提案。于2007年10月29日在北京召开的第三届(ISO/TC 227)12个委员国出席的大会上，一致通过了我国弹簧技术标准化委员会秘书处交付的热卷圆柱螺旋压缩弹簧技术条件的国际标准提案。这标志着我国弹簧技术向国际水平迈进了一大步。

　　弹簧虽然用途广泛，但是从品种、规格方面来看，基本上是非标准化，从属于不同主机产品而设计，互换性较差。所以长期以来，在国际标准化组织中未设立有关弹簧标准化的相应技术委员会，弹簧的标准化工作开展有限。近些年来，由于弹簧技术的发展和工业技术发展的要求，围绕弹簧的国际统一标准工作有所加强。

　　在国际弹簧标准化技术委员会成立之前，由国际技术标准委员会ISO/TC 10制订了和弹簧相关的技术文件:

　　ISO 2162 生产技术文件-弹簧，包括三部分:

　　ISO 2162 1 第1部分:弹簧画法

　　ISO 2162 2 第2部分:圆柱螺旋压缩弹簧应具备的数据

　　ISO 2162 3 第3部分:弹簧术语汇编

　　我国参照上述国际标准ISO 2162。1制定了GB/T4459。4《机械制图画法》。   模具用矩形截面压缩弹簧应用日渐广泛，出于互换性要求，国际标准组织制定了ISO/DIS 10243《模具用矩形截面压缩弹簧的安装尺寸和颜色标志》。我国参照此标准已制定了JB/T 6653《扁钢丝圆柱螺旋压缩弹簧》。

析出硬化不锈钢是马氏体相变强化和析出析出强化相结合的综合强化，其基本热处理工艺为固溶处理和时效处理。

　　不锈钢弹簧热处理简介

　　1. 热处理奥氏体不锈钢弹簧钢

　　(1)固溶处理奥氏体不锈钢弹簧钢的溶液处理规范

　　料级加工温度℃冷却方法设备1Cr18Ni9条:1100 ~ 1150水冷高温盐炉适用于棒材和厚板

　　2.真空油淬炉或真空气淬炉适用于薄板、条、管和小型精密弹性组件板:1080 ~ 1130年的水或油冷条:1020 ~ 1070年水冷、油冷或空气冷却1 cr18ni9ti棒:1060 ~ 1140年水冷板:1050 ~ 1130年水或石油带:水、油或气冷0Cr17Ni14Mo2 1020 ~ 1120，油或气冷0Cr18Ni12Mo2Ti 1020 ~ 1100水冷、油或气冷1Cr18Ni12Mo2Ti 1020 ~ 1100水冷、油冷或气冷

　　(2)奥氏体不锈钢弹簧钢稳定回火处理规范

　　材料等级处理温度℃保温时间(h)设备1Cr18Ni9 430 ~ 480 2h真空炉或时效炉

　　2.马氏体不锈钢弹簧的热处理

　　(1)马氏体不锈钢弹簧的初步热处理马氏体不锈钢属于马氏体相变强化钢和马氏体不锈钢。

　　材料等级不完全退火低温退火加热温度℃冷却介质布氏硬度压痕mm加热温度℃冷却介质布氏硬度压痕后2 cr13 870 - 900毫米与炉冷却到600°C,空气冷却≥4.4 730 ~ 780空气≥4.0 3 cr13≥4.2 730 ~ 780≥4.0 4 cr13≥4.0 730 ~ 780≥4.0 - 1 cr17ni2 670 ~ 690≥3.5

　　(2)马氏体不锈钢弹簧钢的淬火和回火

　　弹簧经马氏体不锈钢淬火回火后的最终热处理。

　　普通马氏体不锈钢弹簧的最终热处理工艺

　　材料等级淬火及回火硬度(HRC)加热温度℃冷却介质加热温度℃冷却介质2 cr13 1000 ~ 1040年石油300 ~ 480空气3 cr13 1000 ~ 1040年石油300 ~ 480空气40 ~ 46 cr13mo 1020 ~ 1060年石油220 ~ 300空气46 ~ 50 4 cr13 1000 ~ 1050年石油320 ~ 450空气45 ~ 52 cr17ni2 1000 ~ 1020年石油340 ~ 360年的空气

　　3.热处理沉淀硬化不锈钢弹簧钢

　　析出硬化不锈钢是马氏体相变强化和析出析出强化相结合的综合强化，其基本热处理工艺为固溶处理和时效处理。

　　半奥氏体运动钢经固溶处理后在室温下得到不稳定的奥氏体，马氏体相变未完成，强化不够。因此，在溶液处理和时效处理之间加入调整处理，使稳定的奥氏体转变为马氏体。常用的校正工艺有调整工艺(T工艺)、冷加工工艺(R工艺)、塑性加工工艺(C工艺)。常用的沉淀硬化不锈钢弹簧热处理工艺

　　类别材料等级固溶体治疗调整时效处理加热温度℃冷却介质加热温度℃冷却介质semi-austenite降水增强0 cr17ni7ai 1040 ~ 1060水或空气750 ~ 770℃空气冷却空气520 ~ 550 940 ~ 960℃空气冷却- 78℃冷处理500 ~ 520冷变形470 ~ 490 0 cr15ni7mo2ai 1050 ~ 1080空气或水750 ~ 770℃空气冷却空气520 ~ 550 940 ~ 960℃空气冷却- 78℃冷处理500 ~ 520冷变形470 ~ 490 0 cr12mn5ni4mo3ai 1040 ~ 1060年750 ~ 770℃空气空气冷却空气450 ~ 490 - 78℃冷处理510 ~ 530 550 ~ 570冷变形340 ~ 360 510 ~ 570 0 550 ~ 570马氏体沉淀强化cr17ni4cu4nb 1020 ~ 1060年450 ~ 550空气空气

　　补充:1.1.1 -②减压回火温度对力学性能的影响

　　应力消除回火温度对各种材料弹簧力学性能的影响是客观的。解释了不同回火温度对碳钢弹簧钢丝、油调钢丝和1Cr18Ni9弹簧材料力学性能的影响。也可根据弹簧的特殊性能要求来确定相应的回火温度。

　　回火温度对碳丝材料弹簧力学性能的影响

　　钢丝直径毫米材料供应状态σbσs (Mpa) 100℃, 200℃, 260℃, 300℃, 400℃冷拔

奥氏体晶粒变粗，而且晶界局部氧化或熔化，使晶界弱化。钢的过烧性能严重恶化，淬火时产生裂纹

　　弹簧过热

　　我们都知道在热处理过程中过热是最容易导致奥氏体晶粒变粗的，这将导致零件的机械性能下降。

　　1. 一般过热:高温加热温度过高或保温时间过长，奥氏体晶粒粗化称为过热。粗奥氏体晶粒降低了钢的强度和韧性，提高了钢的脆性转变温度，增加了淬火过程中的变形和开裂倾向。过热的原因是炉内温度仪表失控或混和(经常是由工艺引起的)。过热组织经退火、正火或多次高温回火后，可在正常条件下重新奥氏体化，使晶粒细化。

　　2. 断口遗传学:对组织过热的钢进行再加热淬火后，虽然可以细化奥氏体晶粒，但有时仍会出现粗晶粒断裂。断裂遗传学的理论是有争议的。一般认为，由于加热温度过高，MNS等杂质溶解在奥氏体中，在晶界处富集。当冷却时，这些夹杂物将沿晶体界面析出。冲击时，沿粗奥氏体晶界易发生断裂。

　　3.粗组织遗传:马氏体、贝氏体、魏氏体等组织为粗马氏体的奥氏体化钢件重新奥氏体化时，缓慢加热至常规淬火温度，直至更低，奥氏体晶粒仍为粗组织遗传现象。为了消除粗糙组织的遗传性，可以采用中间退火或多次高温回火。

　　弹簧过热

　　当加热温度过高时，不仅奥氏体晶粒变粗，而且晶界局部氧化或熔化，使晶界弱化。钢的过烧性能严重恶化，淬火时产生裂纹。烧焦的组织无法恢复，只能报废。因此，工作时应避免过热。

　　弹簧脱碳和氧化

　　当钢被加热时，表面层的碳与介质(或大气)中的氧、氢、二氧化碳和水蒸气发生反应，降低了表面层的碳浓度。这叫做脱碳。淬火钢淬火后表面硬度、疲劳强度和耐磨性降低，表面形成的残余拉应力容易在表面形成网状裂纹。在加热过程中，钢表面和元素上的铁和合金与介质(或大气)中的氧、二氧化碳和水蒸气发生反应形成氧化膜的现象称为氧化。高温(一般在570度以上)后，工件尺寸精度和表面亮度下降，氧化膜淬透性差的钢件容易软化。为了防止氧化和减少脱碳，工件的表面涂层被密封并在不锈钢箔包装中加热，在盐浴炉中加热，在保护气氛中加热(如纯净的惰性气体，在炉中控制碳势)，火焰燃烧器。(使炉内气体还原)

　　弹簧氢脆

　　高强度钢在富氢气氛中加热时塑性和韧性下降的现象称为氢脆。氢脆可以通过除氢处理(如回火、时效等)消除。真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。与目前的连续热处理炉一样，在淬火后回火过程中可以及时考虑氧驱处理。根据目前的使用和统计，在连续控制气氛热处理炉中加工的产品一般不出现氢脆。