A. 彈簧鋼是什麼材質
彈簧鋼指的是製造各類彈簧及其他彈性元件的專用合金鋼。按性能要求、使用條件可分為普通合金彈簧鋼和特殊合金彈簧鋼。彈簧鋼具有優良的綜合性能,彈簧鋼具有優良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質量(嚴格控製表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。
彈簧鋼指的是製造各類彈簧及其他彈性元件的專用合金鋼。按性能要求、使用條件可分為普通合金彈簧鋼和特殊合金彈簧鋼。彈簧鋼具有優良的綜合性能,彈簧鋼具有優良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質量(嚴格控製表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。
彈簧鋼是指由於在淬火和回火狀態下的彈性,而專門用於製造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決於其彈性變形的能力,即在規定的范圍之內,彈性變形的能力使其承受一定的載荷,在載荷去除之後不出現永久變形。彈簧鋼應具有優良的綜合性能,如力學性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能,又稱抗鬆弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。
B. 彈簧鋼的特性是什麼
(1)彈簧鋼的一般特點彈簧是各種機械和儀表中的重要零件,它主要利用彈性變形時所儲存的能量來起到緩和機械上的振動和沖擊作用,同樣利用彈性變形的儲存能做工。由於彈簧一般是在動負荷的條件下使用,因此要求彈簧鋼首先必須具有高的彈性極限。
a、高的抗位強度。
b、高的屈強化(s/b)、高的疲勞強度r(尤其是缺口疲勞強度),並有足夠的塑性和韌性以及良好的表面質量,同時還要求有較好的淬透性和低的脫碳敏感性,在冷熱狀態下容易加工成形。(2)彈簧鋼的化學成分特點為了獲得彈簧所要求的性能,彈簧鋼的含碳量比調質鋼高,碳素彈簧鋼通常在0.6%~0.75%C范圍。由於碳素彈簧鋼(如65、75鋼等)的淬透性較差,其截面尺寸超過12mm時,在油中就不能淬透,若用水淬,則容易產生裂紋。因此,對於截面尺寸較大、承受較重負荷的彈簧都用合金彈簧鋼製造。合金彈簧鋼的含碳量一般在0.46%~0.70%之間,合金彈簧鋼中所含合金元素經常有Si、Mn、Cr、V等,它們的主要作用是提高鋼的淬透性和回火穩定性,強化鐵素體和細化晶粒,從而有效地改善彈簧鋼的力學性能,提高彈性極限和屈強比。Si和Mn主要提高淬透性,同時也提高屈強比,且比Si的作用最突出,但它在熱處理時促進表面脫碳,Mn則使鋼易於過熱。合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎上,通過適當加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能,以滿足製造各種彈簧所需性能的鋼。
C. 彈簧是什麼材料做的
製作彈簧的主要材料有:優質碳素鋼、合金鋼、有色金屬合金不銹鋼等.
彈簧利用材料的彈性形變原理工作的.彈簧在受載時能產生較大的彈性變形,把機械功或動能轉化為變形能,而卸載後彈簧的變形消失並回復原狀,將變形能轉化為機械功或動能。
彈簧作為工業系統中的一個重要元件,有著很大的使用量,而且種類繁多,因此彈簧的製作有原始的手工製作,逐步走向自動化。
彈簧的製造方法有冷卷法和熱卷法。
彈簧絲直徑小於8毫米的一般用冷卷法,大於18毫米的用熱卷法。有些彈簧在製成後還要進行強壓或噴丸處理,可提高彈簧的承載能力。
D. 彈簧鋼和高錳鋼都分別有什麼優缺點
彈簧鋼優缺點:彈簧鋼具有優良的綜合性能,彈簧鋼具有優良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質量(嚴格控製表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸;彈簧鋼的硬度不夠。
高錳鋼優缺點:經防磨技術處理後,材料表面可達到500--550 布氏硬度,繼續保持內部柔韌度,表面摩擦力最小化,可用高錳鋼或類似材料進行焊接,可被乙炔氧炬切割,無磁性等;錳鋼耐磨,但是不夠鋒利。
相關信息:
彈簧鋼的表面質量和尺寸精度對彈簧的性能和壽命有極大的影響。因為彈簧鋼材交貨狀態的表面除去表面噴丸強化之外不再進行加工,因而也就是成品彈簧的工作表面,原有表面上的各種缺陷也留給了彈簧。所以彈簧鋼材表面要求極高,對脫碳、裂紋、折疊、結疤、夾雜、分層等限制極嚴。各種表面缺陷會使彈簧早期破壞、縮短壽命。
以圓截面的鋼絲為例,成品彈簧的強度和剛度分別與鋼絲直徑的三次方和四次方成正比,鋼絲直徑的微小變化會導致彈簧性能的巨大波動,所以要嚴格控制鋼材的外形和尺寸公差。這樣,彈簧鋼的加工變形(熱軋、冷軋、冷拔等)就十分重要了,必須極認真地對待。
E. 請問彈簧鋼的用途
彈簧鋼 含碳量為.60%~0.95%的碳鋼,是經冷變形強化的一種較好的彈簧鋼絲,用於製作各種彈簧。
應用學科:
機械工程(一級學科);儀器儀表材料(二級學科);彈性材料(儀器儀表)(三級學科)彈簧鋼主要是有好的彈性,又由於它是在動載荷環境條件下工作的,所以對製造彈簧的材質最主要的應有高的屈服強度;在承受重載荷時不引起塑性變形;應有高的疲勞強度,在載荷反復作用下具有長的使用壽命;並有足夠的韌性和塑性,以防在沖擊力作用下突然脆斷。
定義
彈簧鋼是指由於在淬火和回火狀態下的彈性,而專門用於製造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決於其彈性變形的能力,即在規定的范圍之內,彈性變形的能力使其承受一定的載荷,在載荷去除之後不出現永久變形。
彈簧鋼應具有優良的綜合性能,如力學性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能,又稱抗鬆弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。為了滿足上述性能要求,彈簧鋼具有優良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質量(嚴格控製表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。
根據GB/T 13304《鋼分類》標准,按照基本性能及使用特性一,彈簧鋼屬於機械結構用鋼;按照質量等級,屬於特殊質量鋼,即在生產過程中需要特別嚴格控制質量和性能的鋼。按照我國習慣,彈簧鋼屬於特殊鋼 ,製作彈簧鋼的時候技術要求比較高,技術的過硬直接決定品質的高低。
分類
按照化學成分分類
普瑞鋼材
根據GB/T 13304 標准,彈簧鋼按照其化學成分分為非合金彈簧鋼(碳素彈簧鋼)和合金彈簧鋼。
1.碳素彈簧鋼
碳素彈簧鋼的碳含量(質量分數)一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量(質量分數) (0.50%~0.80%)如65、70、85和較高錳含量(質量分數) (0.90~1.20%),如65Mn兩類。
2.合金彈簧鋼
合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎上,通過適當加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能,以滿足製造各種彈簧所需性能的鋼。
合金彈簧鋼的基本組成系列有,硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎上,有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。
此外,還從其他鋼類,如優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼,選擇一些牌號作為彈簧用鋼。
按照生產加工方法分類
1. 熱軋 (鍛) 鋼材 包括熱軋軋圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼板,鍛制圓鋼、方鋼。
2. 冷拉 (軋) 鋼材 包括鋼絲、鋼帶、冷拉材 (冷拉圓鋼)。
按照鋼材交貨狀態分類
1. 熱軋 (鍛) 鋼材
A.以熱軋 (鍛) 狀態交貨 鋼材經熱成形製成彈簧,然後進行淬火和回火處理。
B.以退火狀態交貨 鋼材經冷成形製成彈簧,然後進行淬火和回火處理。
以上均應符合相應的交貨狀態硬度的規定。
2. 冷拉 (軋) 鋼材
A.鋼絲
① 鉛浴等溫淬火冷拉鋼絲(又稱派登脫處理冷拉鋼絲) 鋼絲製成彈簧後只需進行低溫回火,以消除應力。
② 油淬火和回火鋼絲 冷拉成所需尺寸後,進行連續加熱、連續油淬火和鉛回火。鋼絲製成彈簧後只需進行底溫火,以消除應力。
③ 冷拉鋼絲 (即不經淬火和回火處理的鋼絲)
a. 以冷拉狀態交貨。
b. 以退火、正火或回火處理狀態交貨。
以上兩種狀態交貨的鋼絲製成彈簧後均需進行淬火和回火處理。
B.鋼帶
① 冷軋狀態交貨 製成彈簧後需進行低溫回火,以消除應力。
② 淬火和回火狀態交貨 製成彈簧後需進行低溫回火,以削除應力。
③ 退火火狀態交貨 製成彈簧後需進行淬火和回火處理
C.冷拉鋼材
以退火狀態交貨 鋼材經冷成形製成彈簧,然後進行淬火和回火處理。
其他分類方法
除以上所述外,還有一些其他分類方法,例如:
按交貨條件要求不同可分為按化學成分(力學性能)交貨和按淬透性交貨。
按彈簧工作條件可分為承受靜載荷彈簧鋼、承受沖擊載荷彈簧鋼、耐高(低)溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。
編輯本段
彈簧鋼
彈簧在沖擊、振動或長期交應力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內的優質碳素結構鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來,結合我國資源,並根據汽車、拖拉機設計新技術的要求,研製出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質量
性能要求
彈簧在沖擊、振動或長期交應力下使用,所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%范圍內的優質碳素結構鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種,它們的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來,結合我國資源,並根據汽車、拖拉機設計新技術的要求,研製出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種,延長了彈簧的使用壽命,提高了彈簧質量。
生產工藝
一般彈簧鋼可用電爐、平爐或氧氣轉爐生產;質量較好或具有特殊性能的優質彈簧鋼,用電渣爐或真空爐煉制。彈簧鋼中碳、錳、硅等主要元素的規定含量范圍較窄,冶煉時必須嚴格控制化學成分。硅含量較高時容易形成氣泡等缺陷,鋼錠鍛軋後冷卻不當時易產生白點。因此,冶煉用的原材料必須乾燥,盡量除去氣體及夾雜物,而且要避免鋼水過熱。
彈簧鋼在軋制加工中須特別注意脫碳和表面質量。鋼材表面嚴重脫碳時,會顯著降低鋼的疲勞極限。對於高硅彈簧鋼如70Si3MnA,應注意避免石墨化。因此,在熱加工時停軋溫度不應過低(≥850℃),避免在石墨化較易形成的溫度范圍(650~800℃)內停留時間過長。
彈簧製成後經噴丸處理能使彈簧表層產生殘余壓應力,以抵銷表層上的部分工作應力,抑製表層裂縫的形成,這可顯著提高彈簧的疲勞極限。
熱處理規范
鋼號 淬火溫度 淬火介質 硬度要求 回火溫度 冷卻介質 硬度要求 應用范圍
65 780-830 水或油 400-600 線徑小於12-15mm的螺旋彈簧、彈簧墊圈
65Mn 810-830 油或水 >60 370-400 水 42-50 5-10mm的板簧片及7-10mm的卷簧
50CrV 850-870 油 >58 400-55 水 45-50 截面較大和較重要的板簧片及螺旋彈簧
50CrV 850-870 油 >58 370-420 45-52 300C以下工作的高溫彈簧
60Si2MnA 860-880 油 >60 500-520 水 HB363-444 厚度8-12mm的板簧片
編輯本段
特性和應用
1. 65 、70 、85: 可得到很高強度、硬度、屈強比,但淬透性小,耐熱性不好,承受動載和疲勞載荷的能力低 應用非常廣泛,但多用於工作溫度不高的小型彈簧或不太重要的較大彈簧。如汽車、拖拉機、鐵道車輛及一般機械用的彈簧
65Mn 成分簡單,淬透性和綜合力學性能、脫碳等工藝性能均比碳鋼好,但對過熱比較敏感,有回火脆性,淬火易出裂紋 價格較低,用量很大。製造各種小截面扁簧、圓簧、發條等,亦可制氣門彈簧、彈簧環,減振器和離合器簧片、剎車簧等。
2. 55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA 硅含量(Wsi)高(上限達2.00%),
強度高,彈性好。抗回火穩定性好。易脫碳和石墨化。淬透性不高 。
主要的彈簧鋼類,用途很廣。製造各種彈簧,如汽車、機車、拖拉機的板簧、螺旋彈簧,汽缸安全閥簧及一些在高應力下工作的重要彈簧,磨損嚴重的彈簧。
55Si2MnB 因含硼,其淬透性明顯改善 輕型、中型汽車的前後懸掛彈簧、副簧。
55Si2MnB 我國自行研製的鋼號,淬透性、綜合力學性能、疲勞性能均較60Si2Mn鋼好 主要製造中、小型汽車的板簧,使用效果好,亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋彈簧 。
3. 60Si2CrA 60Si2CrVA
高強度彈簧鋼。淬透性高,熱處理工藝性能好。因強度高,卷制彈簧後應及時處理消除內應力 製造載荷大的重要大型彈簧。60Si2CrA可制汽輪機汽封彈簧、調節彈簧、冷凝器支承彈簧、高壓水泵碟形彈簧等。60Si2CrVA鋼還製作極重要的彈簧,如常規武器取彈鉤彈簧、破碎機彈簧。
4. 55CrMnA
60CrMnA 突出優點是淬透性好,另外熱加工性能、綜合力學性能、抗脫碳性能亦好 大截面的各種重要彈簧,如汽車、機車的大型板簧、螺旋彈簧等。
5. 60CrMnMoA
在現有各種彈簧鋼中淬透性最高。力學性能、抗回火穩定性等亦好 大型土木建築、重型車輛、機械等使用的超大型彈簧。鋼板厚度可達35mm以上,圓鋼直徑可超過60mm
6. 50CrVA
少量釩提高彈性、強度、屈強比和彈減抗力,細化晶粒,減小脫碳傾向。碳含量較小,塑性、韌性較其他彈簧鋼好。淬透性高,疲勞性能也好 各種重要的螺旋彈簧,特別適宜作工作應力振幅高、疲勞性能要求嚴格的彈簧,如閥門彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、安全閥簧等
7. 60CrMnBA
淬透性比60CrMnA高,其他各種性能相似 尺寸更大的板簧、螺旋彈簧、扭轉彈簧等。
8. 30W4Cr2VA
高強度耐熱彈簧鋼。淬透性很好。高溫抗鬆弛和熱加工性能也很好 工作溫度500~C以下的耐熱彈簧,如汽輪機主蒸汽閥彈簧、汽封彈簧片、鍋爐安全閥彈簧、400t鍋爐碟形閥彈簧等。
研究進展
傳統彈簧鋼的強度水平難以滿足現代工業發展的要求,眾所周知,彈簧鋼力學性能在材料質量保證的前提下取決於熱處理工藝,而熱處理工藝也應根據所用材料來決定,彈簧鋼高強度化的一個重要途徑是充分發揮合金元素的作用,達到最佳合金化效果。
1. 熱處理
彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限,一般在淬火+中溫回火的狀態下使用,以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術對彈簧內在質量有著至關重要的影響。因此,如何進一步提高彈簧疲勞壽命,需進一步研究,尤其是化學表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產生重要影響。為進一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應力、提高疲勞壽命,氣門彈簧成形後,要進一步經過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理,然後經噴丸強化。例如,日本將f4mm的si-cr油淬鋼絲經450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經400℃×15min中溫回火進行對比,其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入,不僅消除了脫碳的不良影響,而且還提高了殘余壓應力,同時經滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高,150℃時的變形量為0.2%(規定值為0.5%),250℃的變形量為0.56%,提高了氣門彈簧的熱穩定性和抗鬆弛穩定性,但滲氮和液體碳氮共滲時間應嚴格控制,否則會形成網狀硫化物和網狀氮化物,反而會降低其疲勞強度。
氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸,經生產實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒,一種直徑為0.8mm,其顯微硬度為720hv0.2,另一種直徑0.25mm,其顯微硬度為800hv0.2,三次噴丸可達到較好的強化效果,又可使表面質量得到改善。
2. 合金化
碳是鋼中的主要強化元素,對彈簧鋼的影響往往超過其他合金元素。根據使用要求,彈簧鋼材料應是中高碳的合金鋼。當今世界各國普遍採用的彈簧鋼,含碳量絕大部分在0.45%~0.65%。
為了克服彈簧鋼強度提高後韌性和塑性降低的難題,也有降低碳含量的趨勢。我國對低碳馬氏體彈簧鋼進行了深入的研究,如28mnsib、35mnsib等,其碳含量在0.30%左右。實踐表明,這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用,有足夠強度和優良的綜合力學性能,尤其是塑性、韌性極好。日本研究開發的幾種高強度彈簧鋼,如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等,碳含量均在0.40%左右。
合金元素在彈簧鋼中的主要作用是提高力學性能、改善工藝性能及賦予某些特殊性能(如耐高溫、耐蝕)等。
很多彈簧鋼以硅為主要合金元素,它是對彈減抗力影響最大的合金元素,這主要是由於硅具有強烈的固溶強化作用;同時,硅能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大,改變回火時析出碳化物的數量、尺寸和形態,提高鋼的回火穩定性。目前,國內鋼材牌號中wsi為1.8%~2.2%,是現有標准中含硅最高的彈簧鋼。但硅含量如果過高,將促進鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向,並且使冶煉困難和易形成夾雜物,因此,過高硅含量彈簧鋼的使用仍需慎重。
由於鉻能夠顯著提高鋼的淬透性,阻止si-cr鋼球化退火時的石墨化傾向,減少脫碳層,因此是彈簧鋼中的常用合金元素,以鉻為主要強化元素的彈簧鋼50crv使用較廣泛。
錳是提高淬透性最有效的合金元素,它溶入鐵素體中有固溶性化作用。研究表明,wmn必須大於0.5%,以使淬火時彈簧鋼心部完全較變為馬氏體,但當wmn超過1.5%時,韌性明顯下降,這在選擇彈簧鋼時應優先考慮的。
鉬可以提高鋼的淬透性,防止回火脆性,改善疲勞性能,現有標准中加鉬的彈簧鋼不多,加入量一般在0.4%以下。
釩是強碳化物形成元素,固態下所析出的細小彌散的mc型碳化物具有很強的沉澱強化效果。在35crmnb鋼中加入0.11%v,可顯著提高鋼的淬透性,還發現釩能有效降低35simnb鋼的脫碳敏感性,認為這與釩降低鋼中有效固溶碳、防止晶粒長大和阻止晶界擴散並提高抗氧化性有關。
F. 汽車彈簧鋼板是什麼材質
1、汽車懸掛系統非常重要,車體和車胎之間由彈簧和減震器組成,有效緩沖可承受的垂直負荷力,使汽車在行駛時更加舒適。其中汽車彈簧在其中起著重要的作用,彈簧鋼板一般由多塊鋼板組成,簡稱鋼板彈簧。2、一般汽車彈簧鋼板採用的材料為65Mn(65錳鋼)錳鋼主要用於承受沖擊、按壓、材料磨損等惡劣條件。使用碳彈簧鋼和合金彈簧鋼兩種材料。一般65Mn的硬度在HRC20以下,熱處理後的硬度可以達到HRC60以上,淬火後的硬度一般在HRC62左右。汽車一般鋼板彈簧的硬度在HRC40-55之間,根據乘用車、SUV、越野車、軍用車、卡車等車型的不同需要不同的硬度。
G. 製作彈簧用哪種鋼材
彈簧鋼的的主要性能要求是高強度和高屈服極限和疲勞極限,所以彈簧鋼材用較高的含碳量。回但答是碳素鋼的淬透性較差,所以在對於截面較大的彈簧必須使用合金鋼。合金彈簧鋼中的主要合金元素是硅和錳,他們可以增強鋼的淬透性和屈強比。
碳素鋼用於直徑較小的彈簧,工藝多為冷拔成型,如:65#,75#,85#。
直徑稍大,需用熱成型工藝生產的彈簧多採用60Si2Mn,如汽車板簧,鐵路車輛的緩沖簧。
對於高應力的重要彈簧可採用50CrV,常用於高級轎車板簧,發動機氣門彈簧等。
其他彈簧鋼材料還有:65Mn,50CrMn,30W4Cr2V,等。
H. 彈簧一般都是什麼材質的
彈簧的材質一般都是高碳鋼的