弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力,即在规定的范围之内,弹性变形的能力使其承
受一定的载荷,在载荷去除之后不出现永久变形。
弹簧钢的特性:
弹簧钢应具有优良的综合性能,如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、
抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性
能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。
为了满足上述性能要求,弹簧钢具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良
好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸
[常用牌号]:常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途。常用的合金弹簧钢有60si2mn、50crva、30w4cr2va等。
60si2mn钢是应用最广泛的合金弹簧钢,其生产量约为合金弹簧钢产量的80％。它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素 弹簧钢高,工作温度达250℃,缺点是脱碳倾向较大,适于制造厚度小于10mm的板簧和截面尺寸小于25mm的螺旋弹簧,在重型机械、铁道车辆、汽车、拖拉机上都有广泛的应用。
30w4cr2va是高强度的耐热弹簧,用于500℃以下工作的
[弹簧成型方法]:对直径或板簧厚度大于10 mm的大弹簧,可在比正常淬火温度高出50～80℃的温度热成形,对直径或板簧厚度小于8～10mm的小弹簧,常用冷拔弹簧钢丝冷卷成形。
[为保证弹簧具有高的强度和足够的韧性,通50crva钢的力学性能与60si2mn钢相近,但淬透性更高,钢中cr和v能提高弹性极限、强度、韧性和耐回火性,常用于制作承受重载荷、工作温度较高及截面尺寸较大的弹簧。锅炉主安 全阀弹簧、汽轮机汽封弹簧等。
常采用淬火+中温回火。对热成形弹簧,可采用热成形余热淬火,对热冷成形的弹簧,有时可省去淬火、中温回火工艺,成形后只需进行200～300℃进行去应力退火即可。弹簧钢热处理后通常进行喷丸处理,其目的是在弹簧表面产生残余压应力,以提高弹簧的疲劳强度。
[性能]:硬度为40～48hrc,有较高的弹性极限和疲劳强度,以及一定的塑性和韧性
弹簧是起缓冲、减振和储能等作用。弹簧一般是在交变应力下工作,常见的破坏形式是疲劳破坏,因此,必须具有高的屈服点和屈强比( s/ b)、弹性极限、抗疲劳性能,以保证弹簧有足够的弹性变形能力并能承受较大的载荷。同时,弹簧钢还要求具有一定的塑性与韧性,一定的淬透性,不易脱碳及不易过热。一些特殊弹簧还要求有耐热性、耐蚀性或在长时间内有稳定的弹性。
中碳钢和高碳钢都可作弹簧使用,但因其淬透性和强度较低,只能用来制造截面较小、受力较小的弹簧。合金弹簧钢则可制造截面较大、屈服极限较高的重要弹簧。
[化学成分]:合金弹簧钢为中、高碳成分,一般wc=0.5％～0.7％,以满足高弹性、高强度的性能要求。加入的合金元素 主要是si、 mn、cr,作用是强化铁素 体、提高淬透性和耐回火性。但加入过多的si会造成钢在加热时表面容易脱碳,加入过多的mn容易使晶粒长大。加入少量的v和mo可细化晶粒,从而进一步提高强度并改善韧性。此外,它们还有进一步提高淬透性和耐回火性的作用。
65mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高,具有过热敏感性和回火脆性倾向,水淬有形成裂纹倾向。退火态可切削性尚可,冷变形塑性低,焊接性差。 受中等载荷的板弹簧,直径达7-20mm的螺旋弹簧及弹簧垫圈.弹簧环。高耐磨性零件,如磨床主轴,弹簧卡头。精密机床丝杆。切 。螺旋辊子轴承上的套环。铁道钢轨等。
55si2mn--特性:强度大、弹性极限好,屈服比值高,热处理后韧性较好,焊接性差,冷变形塑性低,切削性尚好,淬透性较65、65mn钢高,临界淬透直径:油中约为25~57mm;水中约为44~88mm;此钢宜油淬、水淬时有形成裂纹倾向,无回火脆性倾向,且具有抗回火稳定和抗松弛稳定性;钢中夹杂物较高,轧制较困难,表面易出疵病,脱碳倾向大;适宜在淬火并中温回火状态下使用。用途:适用于制造铁道车辆、汽车、拖拉机等承受中等载荷的扁形弹簧、直径 25mm的螺旋形弹簧、缓冲弹簧以及汽缸安 全阀门等高应力下工作的重要弹簧。
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