彈簧鋼是專門用來制造各種彈簧和彈性元件或類似性能要求的結(jié)構(gòu)零件的主要材料。1.性能要求①高的彈性極限σe和屈強(qiáng)比σs/σb,以保證優(yōu)良的彈性性能,即吸收大量的彈性能而不產(chǎn)生塑性變形;②高的疲勞極限,疲勞是彈簧的主要破壞形式之一,疲勞性能除與鋼的成分結(jié)構(gòu)有關(guān)以外,還主要地受鋼的冶金質(zhì)量(如非金屬夾雜物)和彈簧表面質(zhì)量(如脫碳)的影響;③足夠的塑性和韌性,以防止沖擊斷裂;④其它性能,如良好的熱處理和塑性加工性能,特殊條件下工作的耐熱性或耐蝕性要求等。
2.成分特點鋼中碳與合金元素的含量及作用為:(1)中、高碳一般地,碳素彈簧鋼wc=0.6%~0.9%,合金彈簧鋼wc=0.45%~0.70%,經(jīng)淬火加中溫回火后得到回火托氏體組織,能較好地保證彈簧的性能要求。(2)合金元素普通用途的合金彈簧鋼一般是低合金鋼。主加元素為Si、Mn、Cr等,其主要作用是提高淬透性、固溶強(qiáng)化基體并提高回火穩(wěn)定性;輔加元素為Mo、W、V等強(qiáng)碳化物形成元素,主要作用有防止Si引起的脫碳缺陷、Mn引起的過熱缺陷并提高回火穩(wěn)定性及耐熱性等。
60Si2Mn55Si2MnB55SiMnVBCr系50CrVA淬透性優(yōu)良、回火穩(wěn)定性高、脫碳與石墨化傾向低;綜合力學(xué)性能佳,有一定的耐蝕性,含V、Mo、W等元素的彈簧具有一定的耐高溫性;由于均為高級優(yōu)質(zhì)鋼,故疲勞性能進(jìn)一步改善用于制造載荷大的重型大型尺寸(50~60mm)的重要彈簧,如發(fā)動機(jī)閥門彈簧、常規(guī)取彈鉤彈簧、破碎機(jī)彈簧;耐熱彈簧,如鍋爐安全閥彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈等60CrMnA60CrMnBA60CrMnMoA60Si2CrA60Si2CrVA1)碳素彈簧鋼(即非合金彈簧鋼)其價格便宜但淬透性較差,適合于截面尺寸較小的非重要彈簧,其中以65、65Mn常用。2)合金彈簧鋼根據(jù)主加合金元素種類不同可分為兩大類:Si-Mn系彈簧鋼和Cr系彈簧鋼。前者淬透性較碳鋼高,價格不很昂貴,故應(yīng)用廣,主要用于截面尺寸不大于25mm的各類彈簧,60Si2Mn是其典型代表;后者的淬透性較好,綜合力學(xué)性能高,彈簧表面不易脫碳,但價格相對較高,一般用于截面尺寸較大的重要彈簧,50CrVA是其典型代表。
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