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構零件的主要材料。
1.性能要求①高的彈性極限σe和屈強比σs/σb,以保證優良的彈性性能,即吸收大量的彈性能而不產生塑性變形;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構有關以外,還主要地受鋼的冶金質量(如非金屬夾雜物)和彈簧表面質量(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、固溶強化基體并提高回火穩定性;輔加元素為Mo、W、V等強碳化物形成元素,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定性及耐熱性等。
3.常用彈簧鋼表12-10為我國常用彈簧鋼的牌號、性能特點和主要用途,其成分、熱處理工藝和力學性能可參照有關國家標準(如GB1222-1984)。
常用主要彈簧鋼的牌號性能特點與用途
種類 |
鋼號 |
性能特點 |
產要用途 |
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碳素彈簧鋼 |
普通Mn量 |
65 |
硬度、強度、屈強比高,但淬透性差,耐熱性不好,承受動載和疲勞載荷的能力低 |
價格低廉,多應用于工作溫度不高的小型彈簧(<12mm)或不重要的較大彈簧 |
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70 |
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85 |
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較高Mn量 |
65Mn |
淬透性、綜合力學性能優于碳鋼,但對過熱比較敏感 |
價格較低,用量很大,制造各種小截面 (<15mm) 的扁簧、發條、減震器與離合器簧片,剎車軸等 |
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合金彈簧鋼 |
Si-Mn系 |
55Si2Mn |
強度高、彈性好,抗回火穩定性佳;但易脫碳和石墨化。含B鋼淬透性明顯提高 |
主要的彈簧鋼類,用途很廣,可制造各種中等截面(<25mm)的重要彈簧,如汽車、拖拉機板簧、螺旋彈簧等 |
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60Si2Mn |
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55Si2MnB |
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55SiMnVB |
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Cr系 |
50CrVA |
淬透性優良、回火穩定性高、脫碳與石墨化傾向低;綜合力學性能佳,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;由于均為高級優質鋼,故疲勞性能進一步改善 |
用于制造載荷大的重型大型尺寸(50~60mm)的重要彈簧,如發動機閥門彈簧、常規武器 |