彈簧鋼材有熱軋材、冷拉鋼材、冷軋鋼帶等。彈簧鋼的冶煉是很重要的,必須保證有優(you) 良的冶金質量,不僅(jin) 要保證準確的化學成分,而且要有高純淨度,硫、磷、氧、氮等含量要低,鋼質均勻性、穩定性要好。彈簧鋼的冶金質量應達到優(you) 質鋼、高級優(you) 質鋼的水平。
彈簧鋼的表麵質量和尺寸精度對彈簧的性能和壽命有極大的影響。因為(wei) 彈簧鋼材交貨狀態的表麵除去表麵噴丸強化之外不再進行加工,因而也就是成品彈簧的工作表麵,原有表麵上的各種缺陷也留給了彈簧。所以彈簧鋼材表麵要求*,對脫碳、裂紋、折疊、結疤、夾雜、分層等限製極嚴(yan) 。各種表麵缺陷會(hui) 使彈簧早期破壞、縮短壽命。以圓截麵的鋼絲(si) 為(wei) 例,成品彈簧的強度和剛度分別與(yu) 鋼絲(si) 直徑的三次方和四次方成正比,鋼絲(si) 直徑的微小變化會(hui) 導致彈簧性能的巨大波動,所以要嚴(yan) 格控製鋼材的外形和尺寸公差。這樣,彈簧鋼的加工變形(熱軋、冷軋、冷拔等)就十分重要了,必須極認真地對待。
熱軋彈簧鋼材有圓鋼、方鋼、扁鋼等。鋼材表麵質量要求較高,可以熱軋態交貨或者經熱處理後交貨,以保證硬度不超過規定值,便於(yu) 製簧。熱軋材可以冷態製成螺旋彈簧,對於(yu) 截麵尺寸較大者需加熱後製成彈簧。彈簧成型後再經淬火、中溫回火,回火溫度約為(wei) 350~550℃,以獲得較高屈強比和良好的綜合力學性能。
因熱軋材截麵尺寸較大,故應采用淬透性足夠高的牌號,保證心部淬透。若心部出現非馬氏體(ti) 轉變產(chan) 物,如鐵素體(ti) 、貝氏體(ti) 等,則回火後的性能降低,特別是疲勞性能。
冷拉(軋)彈簧鋼材包括鋼絲(si) 、鋼帶。這類鋼材的表麵質量和尺寸精度要求格外嚴(yan) 格。鋼絲(si) 的生產(chan) 工藝有油淬火和冷拉兩(liang) 種。
油淬火鋼絲(si) 是把鋼絲(si) 冷拔到規定尺寸後再加熱、油淬火和鉛浴回火,故鋼絲(si) 出廠時已具備所需力學性能,製成彈簧後隻要回火,消除應力即可使用。優(you) 點是整批性能均勻,穩定,挺直性好,適於(yu) 大批量生產(chan) ,可製造各種重要彈簧,特別是閥門彈簧。牌號有65Mn、50CrVA、60Si2Mn、55CrSi等。
合金彈簧鋼絲(si) 也可以冷拉態交貨,或經退火、正火、回火處理後交貨,製成彈簧後再淬火、回火。其性能不如油淬火鋼絲(si) 均勻、穩定,生產(chan) 效率也低,成本高,多用於(yu) 小批量彈簧生產(chan) 。
此外,最近也研究了用高頻感應加熱處理高強度彈簧鋼絲(si) 的工藝。冷拉鋼絲(si) 在連續感應加熱裝置上進行淬火和回火,其內(nei) 部組織均勻、細小,塑性和韌性以及彈減抗力、疲勞極限、斷裂韌性等都明顯優(you) 於(yu) 常規處理的鋼絲(si) 。這種鋼絲(si) 在美國、日本都已有生產(chan) ,製造汽車、摩托車的懸掛彈簧、發動機閥門彈簧,卡車、拖車等的緊急製動彈簧及各種高強度機械彈簧,使用效果令人滿意。另外,感應加熱處理在彈簧扁鋼生產(chan) 上也得到應用。
還有一種鋼絲(si) 生產(chan) 工藝,即鉛浴等溫淬火。鋼材奧氏體(ti) 化後在鉛浴中等溫,生成細小珠光體(ti) 組織,然後冷拉到規定尺寸。通過調整鋼中碳含量和冷變形量控製鋼絲(si) 的力學性能,製簧後不需熱處理,隻要消除加工應力即可使用。應用這種工藝生產(chan) 的都是碳素鋼鋼絲(si) ,但也有少數合金鋼(如65Mn)鋼絲(si) 。
冷軋彈簧鋼帶一般也是冷軋或再經退火後供貨,製成彈簧後再淬火回火處理,或僅(jin) 回火以消除加工應力。