一、弹簧钢的特点
弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。
由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。
在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙度能提高疲劳寿命。
为了获得所需的性能,弹簧钢必须具有较高的含碳量。碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9%之间,由于碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm的弹簧。对于截面尺寸较大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75%之间,加入的合金元素有Mn,Si,W,V,Mo等。它们的主要作用是提高淬透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地改善弹簧钢的力学性能,其中Cr,W,Mo还能提高钢的高温强度。
二、弹簧钢的热处理工艺
1、热成型弹簧的热处理工艺
用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。
2、冷成型弹簧的热处理工艺
对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。
3、耐热弹簧钢的热处理
内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。
三、弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施
1、脱碳(降低使用寿命)
解决方法:①采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。②采用快速加热工艺。
2、淬火后硬度不足,非马氏体数量较多,心部出现铁素体(产全残余变形,降低使用寿命)
解决方法:①选用淬透性较好的材料。②改善淬火冷却剂的冷却能力。③弹簧进入冷却剂的温度应控制在Ar3以上。④适当提高淬火加热温度。
3、过热(脆性增加)
解决方法:①严格控制成型及淬火加热温度。②加强淬火时的金相检验。
4、开裂(脆性增加,严重降低使用寿命)
解决方法:①控制淬火加热温度。②淬火时冷到250-300C时,取出空冷。③及时回火。
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