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弹簧材料的选择，应根据弹簧承受载荷的性质、应力状态、应力大小、工作温度等

　　弹簧材料的选择，应根据弹簧承受载荷的性质、应力状态、应力大小、工作温度、环境介质、使用寿命、对导电导磁的要求、工艺性能、材料来源和价格等因素确定。

　　在确定材料截面形状和尺寸时，应当优先选用国家标准和部颁标准所规定的系列尺寸，尽量避免选用非标准系列规格的材料。

　　中、小型弹簧，特别是螺旋拉伸弹簧，应当优先用经过强化处理的钢丝，铅浴等温冷拔钢丝和油淬火回火钢丝，具有较高的强度和良好表面质量，疲劳性能高于普通淬火回火钢丝，加工简单，工艺性好，质量稳定。

　　碳素弹簧钢丝 和琴钢丝冷拔后产生较大的剩余应力，加工弹簧后，存在较大的剩余应力，回火后尺寸变化较大，难以控制尺寸精度。油淬火回火钢丝是在钢丝是在钢丝拉拔到规定 尺寸后进行调制强化处理，基本上没有剩余应力存在，成型弹簧后经低温回火，尺寸变化很小，耐热稳定性好于冷拔强化钢丝。

　　大中型弹簧，对于载荷精度和应力较高的应选用冷拔材或冷拔后磨光钢材。对于载荷精度和应力较低的弹簧，可选用热轧钢材。

　　钢板弹簧一般选用55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB等牌号的扁钢。

　　螺旋弹簧的材料截面，应优先选用圆形截面。正方形和矩形截面材料，承受能力较强，抗冲击性能好，又可使弹簧小型化，但材料来源少。且价格较高，除特殊需要外，一般尽量不选用这种材料。近年来，研制用圆钢丝轧扁代替梯形钢丝，取得了很好的效果。

　　在高温下工作的弹簧材料，要求强度有较好的热稳定性、抗松弛或蠕变能力、抗氧化能力、耐一定介质腐蚀能力。

　　弹 簧的工作温度升高，弹簧材料的弹性模量下降，导致刚度下降，承载能力变小。因此，在高温下工作的弹簧必须了解弹性模量的变化率（值），计算弹簧承载能力下 降对使用性能的影响。按照GB1239规定，普通螺旋弹簧工作温度超过60℃时，应对切变模量进行修正，其公式为：Gt=KtG式中G—常温下的弹性模 量；Gt—工作温度t下的切变模量；Kt—温度修正系数按表2—98选取。

　　在低温下使用的弹簧材料，应具有良好的低温韧性。碳素弹簧钢丝、琴钢丝和1Cr18Ni9等奥氏体不锈钢弹簧钢丝、铜合金、镍合金有较好的低温韧性和强度。

　　在低温下，材料的脆性对表面缺陷十分敏感，因此，对材料表面质量应严格要求。

　　在低温下，环境介质对材料腐蚀程度比在温室下小得多，而镀镉和镀锌易引起冷脆。

　　在低温下，材料的弹性模量和膨胀系数变化不大，在设计中可以不考虑。

　　弹簧钢制作的弹簧，硬度（即强度）的选用应依据弹簧承载性质和应力大小而定。但是，硬度高低与平面应变断裂韧性关系极大。

　　从曲线关系可以看出，随着硬度增加，平面应变断裂韧性（KIC）值显著下降。这就是说在确定弹簧的硬度硬度值时，应本着在满足弹簧特性要求的前提下，弹簧的硬度值偏低一些好。

　　弹簧选材时，要注意钢材的淬透性。弹簧材料截面是否淬透以及淬透的程度，对弹簧质量关系极大。

　　以弹簧本身作导体的电器弹簧或在湿度变化不定的条件下，如水（包括海水）、水蒸气环境中工作的弹簧，一般选用铜和金材料。

　　在酸类接触极其他腐蚀介质下工作的弹簧，一般选用不锈耐酸钢或镍合金等耐蚀材料。在一般环境介质条件下使用的弹簧，选用普通弹簧钢，制成弹簧后在其表面进行防锈涂覆或电镀（镀锌、镀镉、镀铜）的方法防蚀。

　　在衡器和仪表中使用的弹簧，为了满足其精度不受温度变化的影响，一般选用弹性模量和膨胀系数变化极小的恒弹性合金。

压缩弹簧喷丸强化与处理方法

　　圆簧，由于其螺旋几何形状，因以对其的强化作业要比平表面的板簧强化困难些。另外，还必须严格评估圆簧横切面的强化效果，从而充分了解圆簧抗疲劳断裂的抗力大小。

　　圆簧被一个个单独地经一连续输送链系统送入抛丸室，抛丸室内装有一组平行辊道，强化的同时，辊道不停滚动，带动圆簧边旋转边前行。这样旋转的通过方式能让高速丸流通过圆簧各个环圈间，打到里圈的金属表面上，那里恰恰是圆簧应力最集中的部位。

　　对于产能要求高的应用，可选择一种能同时喷两个圆簧的强化设备。最新的研发结果，是在原来抛丸强化设备基础上，结合入多个喷嘴，用于对圆簧特定区域(应力集中取悦)更目标明确、火力集中的喷丸处理。

　　板簧强化

　　可利用一种连续通过式抛丸强化设备对板簧进行一个接一个单独的强化处理，让板簧几何凹面曝露在高速丸流下。典型的机型是包括一个抛头用于抛射板簧顶部，侧边装一个抛头，同时喷板簧左右侧面。

　　这套标准款板簧强化设备的通过速度是10英尺/分钟，如需要更高的产速，则可增加抛头数量，调节电机频率。在工作条件下，板簧会重复受到单向弯曲应 力影响，因此有时是被应力强化的。在强化过程中，就模拟板簧在以后使用过程中会受到“应力强化”的情况，让它在承受负荷的方向上施与一个“静态应力”的同 时，对其进行喷丸强化。强化完毕后，释放该外加的静态应力。实验证明，应力强化比常规强化能更进一步延长板簧的使用寿命。

　　悬架弹簧强化

　　归功于高应力轻量化设计，近年来悬架弹簧重量大大降低，新车型悬架弹簧的应力>1000Mpa非常常见。弹簧在如此高应力下服役，已经超过材料可以承受的极限，所以必须辅之以其它的强化手段(如抛/喷丸)。

　　主机厂商对汽车悬架弹簧采用非常严格的试验标准，最长的1项试验周期长达70天(10周)，其原应在于在高应力条件下工作的悬架弹簧，一旦表面受到应力腐蚀即产生腐蚀疲劳失效，断裂后的弹簧端口倘若戳破轮胎将有可能造成重大的安全和人身事故。

　　抛/喷丸是悬架弹簧最有效的强化手段，高应力弹簧经过适当的喷丸之后疲劳寿命可以提高5倍以上，悬架弹簧的抛/喷丸目前大都使用钢丝切 丸，工艺上多次喷丸(不同丸粒直径)普遍应用。弹簧表面压应力强度和深度是衡量喷丸效果的重要指标。良好的喷丸表面应力至少在-600Mpa以上，距表面 50um处可达到-800Mpa，应力喷丸弹簧的表面压应力可达-800Mpa以上，距表面50um处可达到-1200Mpa。

采用不同的方法进行预防弹簧的变形，通常是是能够减少的，也是能够控制的

　　弹簧的变形原因通常是较为复杂的，如果我们能够掌握弹簧在热处理炉热处理时变形规律，分析其变形产生的原因，采用不同的方法进行预防弹簧的变形，通常是是能够减少的，也是能够控制的。一般来说，对弹簧的热处理变形可采取以下方法预防。

　　1、合理选材：弹簧为防止变形应选择材质较好的微变形弹簧材料，对碳化物，对碳化物偏析严重的弹簧材料应进行合理锻造并进行调质热处理，对较大和无法锻造弹簧材料可进行固溶双细化热处理。

　　2、弹簧结构设计要合理，对于变形较大的弹簧要掌握变形规律，预留加工余量，对于大型、精密复杂弹簧可采用组合结构。

　　3、精密复杂弹簧要进行预先热处理，消除机械加工过程中产生的残余内应力。

　　4、合理选择加热温度，PLC控制金属热处理炉加热速度，对于精密复杂弹簧可采取缓慢加热、预热和其他均衡加热的方法来减少弹簧热处理变形。

　　5、在保证弹簧硬度的前提下，弹簧在经过高温热处理炉热处理前应尽可能采用预冷、分级冷却淬火或温淬火工艺。

　　6、对精密复杂的弹簧，通常尽量采用真空加热淬火以及弹簧淬火后进行深冷处理。

　　7、一些精密复杂的弹簧可采用预先热处理、时效热处理、调质氮化热处理来控制弹簧的精度。

　　8、在修补弹簧砂眼、气孔、磨损等缺陷时，宜选用冷焊机等热影响小的修复设备以避免修补过程中弹簧变形现象的发生。

弹簧钢丝按生产工艺可分为冷拉弹簧弹簧钢丝和油回火弹簧弹簧钢丝两种方式。

　　弹簧钢丝按生产工艺可分为冷拉弹簧弹簧钢丝和油回火弹簧弹簧钢丝两种方式。天然气弹簧钢丝热处理炉设备蓄热式燃烧系统为核心，采用采用淬火回火温度闭环，弹簧钢丝的张力闭环方式，通过PLC集中控制，完成系统的工艺控制。从而达到系统的较高的效率，产品的高质量，性能的高一致性。热处理作为弹簧钢丝生产的基础工序,直接影响产品质量及生产成本。

　　L1线：加热太快，弹簧钢丝在高温区时间长，奥氏体晶粒生长太大。Mn、Si、P、S等微量元素容易晶界聚集，影响弹簧钢丝的强度。

　　L2线：在开始形成氧化皮，吸热加快，升温加快。弹簧钢丝组织发生相变，需要强烈吸热，但温度不会上升。在保温合适时间，奥氏体晶粒大小合适，渗碳体充分融入。没有融合进奥氏体的渗碳体对强度没有帮助，会降低弹簧钢丝的强度。（起作用的碳变少了，好像损失了碳。）

　　L3线：加热太慢，保温不充分，奥氏体中渗碳体融入不足，降低强度。

　　奥氏体晶粒的长大是通过原子扩散而实现的，原子的扩散能力是随温度指数规律递增的，因此奥氏体晶粒也将随温度的增高而急剧长大。可以说，影响奥氏体晶粒长大的诸多因素中，加热温度是很重要的。所以在钢帘线生产中，工艺温度设定反应的是工艺技术水平；而实际温度的保持与控制反应的是设备保养和生产操作水平。

　　1、面缩率：面缩率是检验奥氏体化程度。面缩率太高，弹簧钢丝加热不充分，弹簧钢丝的延伸性好，但淬火强度不够；面缩率太低，弹簧钢丝温度太高，弹簧钢丝比较脆延展性差。在走线速度、弹簧钢丝完全奥氏体化的前提下，炉温和面缩率成反比。

　　2、炉子保温区炉子保温区，仅仅提供弹簧钢丝损失的热量，不再加热线温。生产过程中可以通过U形压力计来分析情况。保温区保温压力定值要按照实际烧嘴功率和面缩率结果来决定。在实际生产中，除了要关注炉温炉压外，还要关注炉子的燃烧状况。在炉前观察，炉内颜色不能看到炉内有漂渺的烟气，如有烟气说明有燃烧嘴熄火；每个燃烧嘴都有个小窗口，从窗口看到暗红色而不是炽红色，则燃烧嘴有可能熄火。在弹簧钢丝的生产过程中，将弹簧钢丝加热使之奥实体化，并不是热处理的目的，它仅是为随后的冷却转变做准备。冷却过程是热处理的关键工序，它决定弹簧钢丝热处理后的组织与性能。弹簧钢丝的强度取决于：强度是在面缩率良好的前提下进行调整，对于水浴类非等温淬火方式的处理，面缩和强度的关系成反比，且影响较大。

弹簧热处理残余应力有什么影响

　　金属弹簧经过热处理炉热处理后会残存内应力，热处理残余应力对弹簧的形状、尺寸和性能都有很重要的影响，当它超过材料的屈服强度或极限强度时，易引起弹簧变形甚至开裂。弹簧经过进一步热处理减少和消除残余内应力，或者控制应力使之合理分布，可以提高零件的机械性能和使用寿命，变害为利。

　　一、弹簧材料的热处理残余应力金属弹簧在加热过程中，由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致，形成温差，会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力的情况，即热处理内应力。热处理残余应力收到冷却速度、材料成分和热处理工艺等因素的影响。一般情况下，弹簧热处理后冷却速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷却过程中在热应力作用下陈胜的不均匀塑性变形愈大，然后形成的残余应力愈大。

　　弹簧材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，比容增大会伴随弹簧体积的膨胀，弹簧各部位纤维相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。弹簧组织应力的大小与弹簧与马氏体相变区的冷却速度、形状和材料的化学成分等因素有关。

　　二、弹簧热处理残余应力对淬火裂纹的影响淬火件在加工过程中不同部位上能引起应力集中的因素，对淬火裂纹的产生都有促进作用，但只有在拉应力场内才会表现出来，若在压力场内并无促裂作用。淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素，也是一个对淬火裂纹赋予重要乃至决定性影响的因素。弹簧在高温段内的快速冷却，可确保外层金属得到马氏体组织，而从内应力的角度来看快冷有害无益。其次，冷却后期缓冷的目的,主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和抑制淬裂的目的。

　　三、残余内应力对金属弹簧影响金属弹簧在加工过程中，渗碳表面强化从来提高弹簧的疲劳强度能有效的增加弹簧表面的强度和硬度，提高弹簧的耐磨特性，此外渗碳能有效的改善弹簧的应力分布，在弹簧表面层获得较大的残余压应力。等温淬火后即使进行低温回火,其表面残余压应力,也比淬火后低温回火高。渗碳淬火工艺为什么能获得表层残余压应力?渗碳等温淬火为什么能获得更大的表层残余压应力?

　　1、渗碳工艺表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体的比容大,淬火后表层体积膨胀大,而心部低碳马氏体体积膨胀小,制约了表层的自由膨胀,造成表层受压心部受拉的应力状态；2、高碳过冷奥氏体向马氏体转变的开始转变温度,比心部含碳量低的过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度低；这是说在淬火过程中往往是心部产生马氏体转变引起心部体积膨胀,并获得强化,而表面还末冷却到其对应的马氏体开始转变点，故仍处于过冷奥氏体状态,具有良好的塑性，不会对心部马氏体转变的体积膨胀起严重的压制作用。