彈簧鋼的特點---彈簧主要在動載荷下工作,即在衝擊、振動的條件下,或在交變應力作用下工作,利用彈性變形來吸收衝擊能量,起緩衝作用。

    由於彈簧經常承受振動和長期在享變應力作用下工作,主要是疲勞破坏,故彈簧鋼必須具有高的彈性極限和高疲勞極限。此外,還應有足夠的韌性和塑性,以防止在衝擊力作用下突然脆斷。

    在工藝性方面,彈簧鋼應具有較好的淬透性和低的過熱、脫碳敏感性。降低彈簧表面粗糙度能提高疲勞壽命。

    為了獲得所需的性能,彈簧鋼必須具有較高的含碳量。碳素彈簧鋼的含碳量在0.6-0.9％之間,由於碳素彈簧鋼的淬透性差,故只用於製造截面尺寸不超過10-15mm的彈簧。對於截面尺寸較大的彈簧,必須採用合金彈簧鋼。嘉旺合金彈簧鋼碳含量在0.45-0.75％之間,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它們的主要作用是提高淬透性和回火穩定性,強化鐵素體和細化晶粒,有效地改善彈簧鋼的力學性能,其中Cr ,W ,Mo還能提高鋼的高溫強度。

    在熱狀態下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以上)

    在冷狀態下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以下)

    熱成型彈簧的熱處理工藝--用這種方法成型彈簧多數是將熱成型和熱處理結合在一起進行的,而螺旋彈簧則大多數是在熱成型后再進行熱處理。這種彈簧鋼的熱處理方式是淬火+中溫回火,熱處理后組織為回火托氏體。這種組織的彈性極限和屈服極限高,並有一定的韌性。

    冷成型彈簧的熱處理工藝--對於用冷軋鋼板、鋼帶或冷拉鋼絲製成的彈簧,由於冷塑性變形使材料強化,己達到彈簧所要求的性能。故彈簧成型后只需在250C左右範圍內,保溫30min左右的去應力處理,以消除冷成型彈簧所產生的內應力,並使彈簧定型即可。

    耐熱彈簧鋼的熱處理--內燃機的氣閥彈簧是在較高溫度下工作,有的還存在腐蝕性氣氛,因此必須選用特殊的彈簧鋼和合適的熱處理規範。

    彈簧淬火時常見的缺陷及防止措施

    (1)脫碳(降低使用壽命)--1、採用鹽浴爐或拄制氣氛加熱爐加熱。2、採用快速加熱工藝。

    (2)淬火后硬度不足,非馬氏體數量較多,心部出現鐵素體(產生和殘存變形,降低使用壽命)--1、選用淬透性較好的材料。2、改善淬火冷卻劑的冷卻能力。3、彈簧進入冷卻劑的溫度應控制在Ar3以上。4、適當提高淬火加熱溫度。

    (3)過熱(脆性增加)--1、嚴格控製成型及淬火加熱溫度。2、加強淬火時的金相檢驗。

    (4)開裂(脆性增加,嚴重降低使用壽命)--1、控制淬火加熱溫度。2、淬火時冷到250-300C時,取出空冷。3、及時回火

    提高彈簧質量的措施

    (1)形變熱處理--將鋼的變形強化與熱處理強化兩者結合起來,以進一步提高鋼的強度和韌性。形變熱處理有高、中、低溫之分。高溫形變熱處理是在奧氏體狀態下產生形變后立即淬火,也可與鍛造或熱軋結合起來,即熱成型后立即淬火。形變熱處理己應用於汽車板簧生產中。

    (2)彈簧的等溫淬火--對於直徑較小或透透性足夠的彈簧可採用等溫淬火,它不僅能減少變形,而且還能提高強韌性,在等溫淬火后最好再進行一次回火,可提高彈性極限,回火溫度與等溫淬火溫度相同。

   (3)彈簧的鬆弛處理--彈簧長時間在外力作用下工作,由於應力鬆弛的結果會產生微量的永久(塑性)變形,特別是高溫工作的彈簧,在高溫下應力鬆弛現象更為嚴重,使彈簧的精度降低,這對於一般精密彈簧是不允許的。因此,這類彈簧在淬火,回火后應進行鬆弛處理--對彈簧預先加載荷,使其變形量超過彈簧工作時可能產生的變形量。然後在高于工作溫度20C的條件下加熱,保溫8-24h。

   (4)低溫碳氮共滲--採用回火與低溫碳氮共滲(軟氮化)相結合的工藝,能顯著提高彈簧的疲勞壽命及耐蝕性,此工藝多用於卷簧。

    (5)噴丸處理--划痕、折疊、氧化脫碳等表面缺陷往往會成為彈簧工作時應力集中的地方和疲勞斷裂源。若用細小的鋼丸高速噴打彈簧表面,不僅改善彈簧表面質量,提高表面強度,並使表面處於壓應力狀態,從而提高彈簧疲勞強度和使用壽命。