弹簧是机械行业和日常生活中较常用的零件。弹簧在弹性范围内使用,卸载后应回复到原来位置,希望塑性变形越小越好,因此钢丝应具有高的弹性极限,屈服强度和抗拉强度。屈强比越高,弹性极限就越接近抗拉强度,因而越能提高强度利用率,制成的弹簧弹力越强。
弹簧依靠弹性变形吸收冲击能量,所以弹簧钢丝不一定要有很高的塑性,但起码要有能承受弹簧成型的塑性,以及足够的能承受冲击能量的韧性。
弹簧通常在交变应力作用下长期工作,因此要有很高的疲劳极限,以及良好的抗蠕变和抗松弛性能。
在特定环境中使用的弹簧,对钢丝还会有一些特殊要求,例如:在腐蚀介质中使用的弹簧,必须有良好的抗腐蚀性能。精密仪器中使用的弹簧,应具有长期稳定性和灵敏性,温度系数要低,品质因素要高,后效作用要小,弹性模量要恒定。在高温条件下工作的弹簧,要求在高温时仍能保持足够的弹性极限和良好的抗蠕变性能等。
此外,还应考虑弹簧钢丝的成形工艺和热处理工艺。冷拉弹簧钢丝和油淬火回火弹簧钢丝都以供货状态钢丝直接绕制弹簧,弹簧成形后经消除应力处理直接使用。冷拉弹簧钢丝的抗拉强度要略**油淬火回火钢丝。大规格冷拉钢丝弹力太大,绕制弹簧很困难,所以冷拉弹簧钢丝使用规格一般小于8.0mm,油淬火回火钢丝使用规格一般小于13.0mm。实际上直径13.0mm弹簧多选用轻拉状态弹簧钢丝,冷拉绕制成形后再淬回火使用。直径15.0mm以上钢丝大多采用加热绕制工艺制簧。
弹簧根据运行状态可分为静态簧和动态簧。静态弹簧指服役期振动次数有限的弹簧,如安全阀弹簧,弹簧垫,秤盘弹簧,定载荷弹簧,机械弹簧,手表游丝等。动态弹簧指服役期振动次数达1×106次以上的弹簧,如发动机阀门弹簧,车辆悬挂簧,防震弹簧,联轴器弹簧,电梯缓冲弹簧
60SiMn、60Si2MnA--与55Si2Mn钢相比,强度和弹性极限均稍高(其中60Si2MnA钢更好),淬透直性也较好,在油中临界淬透直约为37~73mm,其他性能相同;主要使用状态为淬火并中温回火下使用。用途:此钢应用广泛,适用于制造铁道车辆、汽车、拖拉机等工业上制造承受较大载荷的扁弹簧或直径≤30mm的螺旋形弹簧,如汽车、火车车箱下部承受应力和振动用板弹簧、安全阀和止回阀上弹簧以及工作温度<250℃非腐蚀性介质中的耐热弹簧;用于承受交变载荷和高应力下工作的大型重要卷制弹簧和承受剧烈磨损的机械零件。
60Si2CrA--特性:与60Si2MnA钢相比,塑性相近,但抗拉强度和屈服点均较高;热处理过热敏感性和脱碳倾向小,淬透性高,油中临界淬透直径约为37~114mm,但有回火脆性倾向;一般在淬火并中温回火下使用。用途:适用于制造承受高应力及工作温度<300C条件下工作的弹簧,如调速器弹簧、汽轮机气封弹簧、高压力水泵碟形弹簧及冷凝器支承簧等。
60Si2CRVA--特性和用途与60Si2CrA钢相近,但弹性极限和高温力学性能更好。用途:适用于制造工作温度在低于300~350℃条件下使用的耐热弹簧及承受冲击性应力和高载荷的重要弹簧。
55CeMnA、60CrMnA--特性:具有较高的强度、塑性,焊接性差、可切削性尚可,淬透性比硅锰或硅铬弹簧钢好,油中临界高,脱碳倾向比硅锰钢低,回火脆性倾向较大,故应选择合适的回火温度和冷却速度;一般在淬火并中温回火状态下使用。用途:适用于制造汽车、拖拉机等工业上制造较大载荷和应力条件下工作的板弹簧和直径较大(可达50mm)的螺旋形弹簧。
60CrMnMoA--特性:经热处理后具有和60CrMnA钢相同的综合力学性能,此外,不宜具有更好的淬透性,在油中临界淬透直径约为100mm,且无回火脆性倾向。用途:适用于制造车辆、拖拉机等工业上用于受重载应力较大和直径较大(可达100mm)的螺旋形弹簧。
50CrVA--特性:有较高韧性、强度和弹性极限、疲劳强度,较低的弹性模量、较高的屈强比和淬透性,直径在30~45mm的圆棒试样,油中可淬透;热处理时过热和脱碳倾向小,冲击韧性也良好;但焊接性差,冷变形塑性低,热加工时具有形成白点的敏感性;主要在淬火并中温回火后使用。用途:适用于制造大截面的高载荷重要弹簧及工作温度低于300℃的阀门弹簧、活塞弹等;也可用于非腐蚀性介质中、工作温度<400℃的其创收大截面的重要调质零件。
60W4MnBA--特性:性能与60CrMnA钢基本相似,但有更好的淬透性,在油中临界淬透直径约为100~150mm。用途:适用于制造大型弹簧,如推土机上的叠板弹簧,船舶上的大型螺旋弹簧和扭力弹簧。
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