浅谈塑性和耐腐蚀性的高强度弹簧钢

[ 时间：2018-03-15 点击：2632 ]

弹簧钢主要是有好的弹性，又由于它是在动载荷环境条件下工作的，所以对制造弹簧的材质主要的应有高的屈服强度;在承受重载荷时不引起塑性变形;应有高的疲劳强度，在载荷反复作用下具有长的使用寿命;并有足够的韧性和塑性，以防在冲击力作用下突然脆断。复合弹簧
随着经济和环境压力的不断增长，使得汽车工业不断改进，以减轻重量。例如螺旋弹簧重量从1975年的4kg降到现今的2kg，减轻了一半。这主要是由于改进了设计，提高了硬度(目前硬度为52～56HRC)。较高的强度不仅可减轻重量还可提高耐弯曲变形性能，同时也为悬架系统的新型设计提供了可能。但是，较高的硬度意味着在疲劳和腐蚀疲劳过程中表面缺陷的敏感性增大。确实，高强度悬架弹簧的断裂主要产生于腐蚀坑。因而，为了确保可靠性，除了提高强度外，还应具有好的塑性(冲击韧性)和耐腐蚀性。复合弹簧
研究发现，降低含碳量可改善耐腐蚀性、冲击韧性和塑性。但是，在含碳量降低的情况下要获得相同的强度，必须降低回火温度，应尽可能将碳含量控制在0.45～0.55wt%;硅可提高屈服强度和韧性，但是在热处理的过程中硅也容易导致脱碳，因此，将硅含量控制在1.6～2.1wt%;调整加入Cr、Ni、Cu，控制腐蚀坑形貌，来改善耐腐蚀性和耐腐蚀疲劳性能，获得要求的淬硬性和保持足够低成本来确保新钢种的经济性;微合金化元素Ti、V、Nb可使钢中有细小弥散分布的碳氮化物析出相，这些析出相特别是含V的析出相有利于获得较高的硬度和屈服强度。Nb、Ti和少量V，在奥氏体化过程中有助于控制晶粒尺寸，获得细小的组织，从而改善韧性、耐腐蚀性和耐弯曲变形性能。复合弹簧
设计螺旋弹簧用高强度钢大的挑战是确保在高硬度下，同时具有良好的塑性和耐腐蚀疲劳性能及合理的成本。日本神户钢铁和ASCOM金属联合进行了高强度弹簧的一种新型钢种(HRC>55)的开发。这类钢的设计思路是：加入可控合金元素和微合金化元素来改善钢的疲劳、腐蚀疲劳和耐弯曲变形性能。结合这些元素对硬度、耐腐蚀性、腐蚀坑的形貌、耐氢脆性、韧性及成本的影响来准确控制合金元素的含量。复合弹簧
与SiCr钢相比，这类钢具有优良的耐氢脆性能、韧性和耐腐蚀性能，能满足在承受高应力(1300MPa)下提高耐腐蚀疲劳性的较高质量弹簧的需要。这些钢的化学成分差异使得用户可以根据需要通过调整成本、腐蚀疲劳和韧性来选择佳成分组合。复合弹簧
弹簧钢定义
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变形。复合弹簧
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)、准确的外形和尺寸。
根据GB/T 13304《钢分类》标准，按照基本性能及使用特性一，弹簧钢属于机械结构用钢;按照质量等级，属于特殊质量钢，即在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的钢。按照我国习惯，弹簧钢属于特殊钢，制作弹簧钢的时候技术要求比较高，技术的过硬直接决定品质的高低。复合弹簧