彈簧材料比較完整版

1、HUA system office room HUA 16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688彈簣材料比軋WAS1 ；S3： 選擇彈簧材料時(shí)，應(yīng)考慮其用途、使用條件（載荷性質(zhì)、大小及循環(huán)特性、工作持續(xù)時(shí)間、工作溫度等）以及加工、熱處理和經(jīng)濟(jì)性等因素。為了保障彈簧能夠可靠地工作，其材料除應(yīng)滿足具有較高的強(qiáng)度極限和屈服極限外， 還必須具有較高的彈性極限、疲勞極限、沖丄韌性、塑性和良好的熱處理藝性等。表 20-2 列出了兒種主要彈簧材料及其使用性能。實(shí)踐中應(yīng)用最廣泛的就是彈簧鋼，其品種 乂有碳素彈簧鋼、低鐳彈簧鋼、硅鐳彈簧鋼和銘帆鋼等。圖 20-2 給出了碳素彈簧鋼絲的 抗拉強(qiáng)度極限。

2、彈簧材料選擇必須充分考慮到彈簧的用途、重要程度與所受的載荷性質(zhì)、大小、循環(huán)特 性、工作溫度、周?chē)橘|(zhì)等使用條件，以及加工、熱處理和經(jīng)濟(jì)性等因素，以便使選擇結(jié) 果與實(shí)際要求相吻合。鋼是最常用的彈簧材料。當(dāng)受力較小而乂要求防腐蝕、防磁等特性 時(shí)，可以采用有色金屬。此外，還有用非金屬材料制做的彈簧，如橡膠、塑料、軟木及空 氣等。碳素彈簧鋼（如 63、70鋼）：價(jià)格便宜、來(lái)源方便，但彈性極限低；低鎰彈簧鋼（如 65Mn）:淬透性好、強(qiáng)度較高，淬火后易產(chǎn)生裂紋硅猛彈簧鋼（如 60Si2MnA）:彈性極限高，回火穩(wěn)定性好，力學(xué)性能良好；密帆鋼（如 oOCrVA）:耐疲勞和抗沖擊性能好，價(jià)格貴，用于要求高的

3、場(chǎng)合。表 20-2主要彈簧材料及其許用應(yīng)力代號(hào)許用扭應(yīng)力.許用彎曲應(yīng)力切變模量彈性模量推薦硬度推薦使用別Obl/MPaG/GPaE/GPa范圍HRC CI 類彈簧I類彈簧m 類彈簧1類彈簧II 類彈簧鋼絲碳素彈簧鋼絲】，11,Ila, III0. 3o b0. 4 ob0. 5 0b0. 5ob0. 625b81. 5 78.5204202-40120弓60Si2Mn60Si2MnA47162778578598178.519745 50-40200 于65Si2MnWA60Si2CrVA60745931931116747 52-40-250弓30W4Cr2VA44258873573592043

4、 47-40-350is50CrVA45 50-40210不銹lCrl8Ni9Ti32443254054067771.5193-250-300鋼4Crl344258873573592075.521548 53-40300Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197二-40500青Qsi-32653534424425040.293HB90 銅絲QSn4-339.2120-40120Qbe235344255055073542.2129.537 40注：1按受力循環(huán)次數(shù) N 不同，彈簧分為三類：I 類 N106： II 類 N 二 IO?1(/以及受沖擊載荷的場(chǎng)合；【II

5、類 N106； II 類 N 二105以及受沖擊載荷的場(chǎng)合 N0Crl9Nil0. 0Crl7NI12Mo2 B組：lCrl8Ni9、 OCrlSNilO C組：0Crl7Ni8Al全部 0.812.071000-200 300耐腐蝕、耐高、低溫，用于腐蝕或高、 下工作的小彈簧。QSi3-l0. 16 041000HB90 100一 40120有較高的耐腐蝕和防磁性能。用于機(jī)械 用彈性元件。QSn4-3QSX6. 5-0. lQSn6.5-0. 4QSn7-0. 20. 1 6. 040000HB90 100- 250 120有較高的耐磨損、耐腐蝕和防磁性能。 和儀表等用彈性元件。QBe20.

6、 036.04400037 40-200 120有較高的耐磨損、耐腐蝕、防磁和導(dǎo)電 于機(jī)械和儀表等用精密彈性元件。65Mn5807800045 50- 40120彈性好。用于普通機(jī)械用彈簧。55Si2Mn55Si2Mn860Si2Mn60Si2MnA5807800045 50一 40200較高的疲勞強(qiáng)度，彈性好，廣泛用于各 交通工具等用彈簧。55CrMnA60CrMnA5807800047 52- 40250彈性好，抗高溫，用于承受較重負(fù)荷的 簧。50CrVA5807800045 50- 40高的疲勞強(qiáng)度，抗高溫。用于較高工作210較大彈簧。我認(rèn)為 63Mn比較好，不知道你們用彈簧鋼做什么產(chǎn)品

7、，請(qǐng)看 65Mn, 60Si2Mn, oOCrVA 彈簧鋼 的區(qū)別65Mn1綜述：該鋼為常用彈簧鋼。它強(qiáng)度高、淬透性好、脫碳傾向小、價(jià)格低、切削加工性 好。但有過(guò)熱敏感性，易產(chǎn)生淬火裂紋，并有回火脆性。用途廣泛，用于制造各種截面較 小的扁、圓彈簧、板簧和彈簧片。2相當(dāng)于國(guó)外牌號(hào)：65 T （俄）、1065 （美）、080A67EX43E （英）。3 成分（WC%） C:0. 62-0. 75 MnO. 90-1. 20 Si:0. 17-0. 37 SWO. 030 PWO. 035 CrWO. 25 NiWO. 254熱處理制度：830C 0C+540C AC （回火、空冷）5技術(shù)條件規(guī)定的

8、性能60Si2MnA1綜述它是用途十分廣泛的一種合金彈簧鋼。該鋼淬透性好。淬火回火后具有較高的強(qiáng)度和彈性 極限。較高的屈強(qiáng)比（60.2/6b）和抗松弛能力及回火穩(wěn)定性。如需用等溫淬火其綜合性能更好。尤其疲勞壽命顯著提高，但該鋼脫碳傾向大，冷變形塑性低。切削加工比較重。 主要用于 250C 以下工作的厚度小于 lOmmo 直徑25 mm 的各種板簧、螺旋彈簧、安全閥彈簧、減振彈簧、儀表彈簧等。2 相當(dāng)于國(guó)外牌號(hào):60C2A（俄）;9260（美）；SUP6（日）;250A58、250A61、En45A （英）。3 化學(xué)成份（Wt%） C 0.560. 64； Mn 0. 600. 90； Si 1

9、. 502. 00； SO. 040； PW0. 040； CrWO. 35； NiWO. 35。4熱處理：棒材 870C 0C+440回火。5技術(shù)條件規(guī)定性能：50CrVA1綜述該鋼是高級(jí)優(yōu)質(zhì)彈簧鋼。具有高的比例極限和強(qiáng)度，高的疲勞度和良好的塑性及韌性，& 好的回火穩(wěn)定性，當(dāng)加熱到 300C 彈性仍可保持。該鋼切削加工性尚好。但冷作塑性較 差。焊接性差。適用于制造重要的承受大應(yīng)力的各種彈簧，使用溫度不超過(guò) 400C。2 相當(dāng)于國(guó)外牌號(hào) 50Xd）a （俄）；6150 （美）；SUP10 （日）；735A50 En75 （英）50CV （法）3 化學(xué)成份（Wt%） C 0.45 0.5

10、4； Mn 0. 50 0. 80： Si 0. 17 0. 37； SW0.030： PW0. 030； CrWO. 801. 10； NiWO. 35； V 0. 100. 20。4熱處理制度 860C 0C+440500C 0C （回火、油冷）5技術(shù)條件規(guī)定的技能說(shuō)明：強(qiáng)度極限 Mpa55長(zhǎng)度為 3d試樣。拉起后的延伸率(%)Sp 比例極限 Mpa5 10長(zhǎng)度為 10d試樣。拉起后的延伸率(%)8 0.2 2%殘余伸長(zhǎng)屈服長(zhǎng)度 Mpa巾斷面收縮率(%)0C油冷HBS 布氏硬度WC 水冷HRC (RC)洛氏硬度AC 空冷HBV 紙氏硬度65Mn, 60Si2Mn, 50CrVA 彈簧鋼的區(qū)

11、別彈簧材料的發(fā)展彈簧應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求。主要是在高應(yīng)力下的提高疲勞壽命和抗松弛性能；其次是根據(jù)不同的用途，要求具有耐蝕性、非磁性、導(dǎo)電性、耐磨性、耐 熱性等。為此，彈簧材料除開(kāi)發(fā)了新品種外，另外嚴(yán)格控制化學(xué)成分，降低非金屬夾雜， 提高表面質(zhì)量和尺寸精度等方面也取得了有益的成效。1.合金鋼的發(fā)展氣門(mén)彈簧和懸架彈簧已廣泛應(yīng)用 Si-Cr 鋼。 為了提高疲勞壽命和抗松弛 性能， 在 Si-Cr 鋼中添加 V、Moo 同時(shí)開(kāi)發(fā)了 Si-Cr 拉拔鋼絲，其在高溫下工作時(shí)的抗松 弛性能，比琴鋼絲好。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)高速小型化，抗顫振性能好、質(zhì)量輕、彈性模量小的 Ti 合金得到了較為廣泛的應(yīng)用

12、，其強(qiáng)度可達(dá) 2000Mpao2.不銹鋼絲的發(fā)展1 )奧氏體組織不銹鋼絲強(qiáng)度比鐵素體組織的好，其耐蝕性也優(yōu)于馬氏體組織，因面 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。2) 低溫拔絲或低溫氮化拔絲可提高鋼絲強(qiáng)度。馬氏體受熱時(shí)組織不穩(wěn)定，而在低溫液 體氮中拔絲能形成隱針狀馬氏體，可獲得熱態(tài)高強(qiáng)度。此種鋼絲在美國(guó)和日本已有不少應(yīng) 用，但 H 前只能處理 1mm 以下的鋼絲。3) 電子設(shè)備中的精密彈簧要求非磁性，此種鋼絲在拉拔加工時(shí)，不能生成隱針狀馬氏 體。為此要添加 N、Mn、Ni 等元素。為了滿足這方面的需求，美國(guó)開(kāi)發(fā)了 AUS205(0. 15C- 17Cr-lNi-15Mn-0. 3N)和 YUS (0.17C-2

13、1Cr-5Ni-10Mn-0. 3N)。由于 Mn 的含量增加，加工中 不會(huì)生成隱針狀馬氏體。經(jīng)固溶處理，強(qiáng)度可達(dá) 2000Mpa,疲勞性能高，優(yōu)于 SUS304o3.提高材料純度對(duì)高強(qiáng)度材料，嚴(yán)格控制夾雜，提高純度以保證其性能。如氣門(mén)彈簧材料的含氧量，忖前已達(dá) 20X10- 6 發(fā)展。4.改善表面質(zhì)量材料表面質(zhì)量對(duì)疲勞性能影響很大。為了保證表面質(zhì)量，對(duì)有特殊要求 的材料采用剝皮工藝將表層 0.lmmo 對(duì) 0.5mm 深度的缺陷采用渦流探傷。對(duì)拔絲過(guò)程表面 產(chǎn)生的凹凸不平，可用電解研磨，使表面粗糙降到Ra=6. 53. 4 um=5.電鍍鋼絲的發(fā)展在特殊惜況下，除要求彈簧特性外，還要求耐蝕、

14、導(dǎo)電等附加性能，大多均采用電鍍工藝解決。部分不銹鋼絲和琴鋼絲的耐蝕性能相當(dāng)于鍍鋅的耐蝕性能， 若再鍍一層 ZnAl （5%）的合金，則耐蝕性可提高約 3倍。對(duì)電阻性能有要求的不銹鋼絲或 琴鋼絲，鋼絲直徑小于 0.4mm 的可鍍銅，大于 0.4mm 的可采用內(nèi)部是銅，外部是不銹鋼材 料。一般琴鋼絲鍍厚的 Ni,可提高其導(dǎo)電性。2 彈簧材料的發(fā)展隨著彈簧應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，對(duì)彈簧材料提出了更多的要求。主要是在高應(yīng)力下的提高 疲勞壽命和抗松弛性能方面；其次是根據(jù)不同的用途，要求具有耐蝕性、非磁性、導(dǎo)電 性、耐磨性、耐熱性等方面。為此，彈簧材料除開(kāi)發(fā)了新品種外，另從嚴(yán)格控制化學(xué)成 分，降低非金屬夾雜，提高

15、表面質(zhì)量和尺寸精度等方面取得了有益的成效。（1）彈簧鋼生產(chǎn)工藝的發(fā)展為了提高彈簧鋼的質(zhì)量，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已普通采用爐 外精煉技術(shù)、連鑄工藝、新型軋制和在線自動(dòng)檢測(cè)及控制設(shè)備等。為了保證鋼的化學(xué)成分，降低氣體和各種非金屬加夾物的含量，采用大容量電爐或轉(zhuǎn) 爐熔煉，采用爐外鋼包精煉，使氧含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）降至（0.002廣 0.0010）%,生產(chǎn)岀超 純凈鋼，從而大大提高了彈簧的設(shè)計(jì)和工作應(yīng)力。連鑄生產(chǎn)工藝在彈簧鋼生產(chǎn)中已被廣泛采用。連鑄可通過(guò)電磁攪拌、低溫鑄造等技術(shù)減小鋼的偏析，減小二次氧化，改善表面脫碳，使組織和性能穩(wěn)定、均勻。采用分列式全連續(xù)軋機(jī)，可提高尺寸精度，表面質(zhì)量，同時(shí)也可使鋼材沿長(zhǎng)度顯微

16、組 織均勻。在軋制過(guò)程中為了保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量采用在線自動(dòng)檢測(cè)和控制。為了適合變截 面彈簧扁鋼生產(chǎn)而開(kāi)發(fā)了奧氏體軋制成形新工藝，即先將鋼加熱到奧氏體區(qū)再急冷至亞穩(wěn) 奧氏體區(qū)進(jìn)行塑性加工并淬火處理。這種工藝可使鋼在不降低塑性的同時(shí)提高強(qiáng)度。此外 還有通過(guò)軋后在線熱處理和表面硬化處理來(lái)提高彈簧鋼的性能等。(2) 合金鋼的發(fā)展合金元素的主要作用是提高力學(xué)性能，改善工藝性能及賦予某 種特殊性能。氣門(mén)彈簧和懸架彈簧已廣泛應(yīng)用 SiCr 鋼。Si 是抗應(yīng)力松弛最好的合金元 素，在 SiCr 鋼中添加 V、Mo形成 SiCrV 和 SiCrMo 鋼，可以提高疲勞壽命和抗松弛性能。 同時(shí) SiCr 拉拔鋼絲，

17、其在高溫下工作時(shí)的抗松弛性能，比琴鋼絲和重要用途碳素彈簧鋼 絲要好。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)高速小型化，抗顫振性能好、質(zhì)量輕、彈性模量小的 Ti 合金得到了 較為廣泛的應(yīng)用，其強(qiáng)度可達(dá) 2000 MPa。(3) 低碳奧氏體鋼的發(fā)展 低碳奧氏體鋼 38SiMnB是我國(guó)自主研發(fā)的一種新型的高 性能彈簧鋼，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的 38SiMnVBE 更具優(yōu)越性，具有高強(qiáng)韌性、高淬透性、高應(yīng) 用性和高性能比。在進(jìn)行超細(xì)晶?？刂栖堉坪?其抗拉強(qiáng)度=(20302140) MPa,屈服強(qiáng) 度=(9002010) MPa,伸長(zhǎng)率=(1215) %,面縮率=(4855)%。為少片變截面板彈簧提供了高性能的材料。(4) 不銹鋼的發(fā)展

18、 我國(guó)是生產(chǎn)不銹鋼的大國(guó)，隨著不銹鋼的生產(chǎn)發(fā)展，自然也開(kāi) 發(fā)了不少品種，口前已達(dá)50多種，基本滿足了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)發(fā)展的需要，對(duì)當(dāng)前開(kāi)發(fā)的一 些新品種作簡(jiǎn)要說(shuō)明。1）奧氏體不銹鋼體系的初步形成。為了消除碳元素造成的不銹鋼晶界腐蝕疲勞，開(kāi) 發(fā)出低碳奧氏體不銹鋼0Crl8Ni9 和 00Crl7Ni2Mo2。為了提高其特殊性能可加 Cu、Ti、 Nb、Mn、Cr、Si 和 N 等元素。2）含氮不銹鋼的發(fā)展。在不銹鋼中以氮代碳取得了成果。在奧氏體不銹鋼中 N 和 C 有許多共同特性。穩(wěn)定奧氏體的作用比門(mén)大，與 C 相當(dāng)。N 與 Mn 結(jié)合能取代比較貴的 Nio在奧氏體中 N 也是最有效的固溶強(qiáng)化元素之一。

19、與 Cr 的親和力要比 C與 Cr 的親和 力小，奧氏體鋼很少見(jiàn)到Cr2N 的析出。因此 N 能在不降低耐蝕性能的基礎(chǔ)上，提高不銹 鋼強(qiáng)度。3）超強(qiáng)鐵素體不銹鋼的發(fā)展。鐵素體不銹鋼具有良好的腐蝕性能和抗氧化性能，其 抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。價(jià)格比奧氏體不銹鋼便宜。但存在可焊性差、脆性傾 向比較大的缺點(diǎn)，生產(chǎn)和使用受到限制。通過(guò)降低鋼中的碳和氮的含量，添加 Ti、Nb、 Zr、Ta 等穩(wěn)定化元素，添加 Cu、Al、V 等焊縫金屬韌化元素三種途徑，可以改善鐵素體 鋼的可焊性和脆性。4）超級(jí)奧氏體鋼的發(fā)展。超級(jí)奧氏體鋼指 Cr、Mo. N 含量顯著高于常規(guī)不銹鋼的奧 氏體鋼。其中比較著名的是

20、含 6% M。的鋼（245S M。）。這類鋼具有非常好的耐局部腐蝕 性能，在海水、充氣、存在縫隙、低速?zèng)_刷條件下，有良好的抗點(diǎn)蝕性能（PI 40）和較 好的抗應(yīng)力腐蝕性能，是 Ni 基合金和鈦合金的代用材料。5）超馬氏體不銹鋼的發(fā)展。傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼 2Crl3、3Crl3、4Crl3 和 !Crl7Xi2 缺乏足夠的延展性，在冷頂鍛變形過(guò)程中對(duì)應(yīng)力十分敬感，冷加工成形比較困難。加之鋼的可焊性比較差，使用范用受到限制。為克服馬氏體鋼的上述不足，近來(lái)已找 到一種有效途徑，就是通過(guò)降低鋼的 C、Ti 含量，增加 Ni 含量，開(kāi)發(fā)一個(gè)新系列合金鋼超馬氏體鋼。這類鋼抗拉強(qiáng)度高，延展性好，焊接性能也得

21、到改善，因此超馬氏體鋼 乂稱為軟馬氏體鋼或可焊接馬氏體鋼。（5）彈簧鋼絲的發(fā)展 彈簧鋼絲經(jīng)過(guò) 100多年的發(fā)展，工藝技術(shù)經(jīng)歷了山鉛淬火到 油淬火，現(xiàn)乂發(fā)展到感應(yīng)加熱淬火。再加上工藝技術(shù)裝備不斷創(chuàng)新和完善，品種質(zhì)量不斷 更新。近來(lái)開(kāi)發(fā)的閥門(mén)用彈簧鋼絲感應(yīng)加熱淬火和回火處理工藝，試驗(yàn)證明，由于感應(yīng)加 熱時(shí)間短，淬火組織細(xì)小，鋼絲表面兒乎沒(méi)有脫碳層，所以其塑性、韌性、抗松弛性、斷 裂韌性、延遲斷裂抗力、疲勞壽命等都比油淬火回火鋼絲有較大提高。另一種研究取得成效的超細(xì)晶粒形變熱處理鋼絲已能實(shí)地應(yīng)用，超細(xì)晶粒形變熱處理 是組織超細(xì)化與形變熱處理相結(jié)合的一種復(fù)合強(qiáng)韌化工藝。它既可提高鋼絲的力學(xué)性能， 同時(shí)乂能改善鋼絲的表面質(zhì)量。材料表面質(zhì)量對(duì)疲勞性能影響很大。為了保證表面質(zhì)量， 對(duì)有特殊要求的材料采用剝皮工藝，將表層去掉 0.1m