弹簧钢是一种专门用于制造各类弹簧和具备弹性元件的主要材料。其性能要求十分严格,通常包括以下几个方面:
1. 性能要求
① 具有高的弹性极限和屈强比,以确保出色的弹性表现,能够吸收大量弹性能而不发生塑性变形;
② 具备高的疲劳极限,因疲劳是弹簧主要的破坏形式之一,疲劳性能受钢材成分、冶金质量和表面质量的影响;
③ 需要有足够的塑性和韧性,以防止冲击断裂;
④ 具备良好的热处理及塑性加工能力,特殊情况下对耐热或耐蚀性能的需求等。
2. 成分特点
关于钢中碳与合金元素的含量及作用分为以下几点:
(1)中、高碳钢一般碳素弹簧钢的碳含量在0.6%至0.9%之间,合金弹簧钢碳含量为0.45%至0.70%。经过淬火和中温回火处理后,可以获得满足弹簧性能要求的组织;
(2)合金元素通常为低合金钢,主要合金元素包括硅、锰、铬等,能够提高淬透性及回火稳定性,并防止脱碳和过热缺陷。
3. 常用弹簧钢
表12-10中列出了我国常用的弹簧钢牌号、性能特点及主要用途,具体详见相关标准(如GB1222-1984)。常用弹簧钢的种类及性能特点具体包括:
碳素弹簧钢: 普通Mn量的弹簧钢硬度高、强度强,但淬透性差,主要用于小型弹簧。
合金弹簧钢: 应用广泛,适用于制造重要弹簧,常见的如Si-Mn系和Cr系弹簧钢。
4. 热处理特点
弹簧钢的热处理方法依据弹簧的生产方式可分为热成形与冷成形:
(1)热成形弹簧适用于截面尺寸大于10mm的各种大型及复杂形状弹簧,一般经过加热、淬火及表面处理等工艺,最后得到良好的疲劳性能;
(2)冷成形弹簧适用于截面尺寸小于10mm的各种小型弹簧,其工艺主要包括冷拉、淬火后进行冷成形加工,但需注意低温去应力退火,以减少内应力的影响。
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