新聞詳情

彈簧鋼是一種重要的機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)材料，主要用于航天航空、汽車、鐵路車輛等諸多領(lǐng)域。如汽車用彈簧鋼可分為懸架用彈簧鋼和氣門彈簧用彈簧鋼。懸架用的彈簧可分為螺旋彈簧、鋼板彈簧和扭桿彈簧。由于汽車輕量化的要求，使得懸架各類彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力大幅度提高，尤其是變截面板簧的發(fā)展，不僅要求板簧在高應(yīng)力下具有高的疲勞壽命，同時(shí)也要求板簧工作可靠，并具有高的淬透性。氣門彈簧工作時(shí)承受高頻交變負(fù)荷，一般發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)2000-5000r/min，氣門彈簧的平均剪應(yīng)力在500-800Mpa,高則達(dá)到900-1000Mpa，要求氣門彈簧具有高的疲勞極限，另一方面氣門彈簧在150-200℃的潤(rùn)滑油環(huán)境下工作。因此，希望具有一定的耐熱性，并希望對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排出氣體具有良好的抗腐蝕性能。
1、彈簧鋼的技術(shù)發(fā)展
從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，要求進(jìn)一步減輕彈簧的質(zhì)量，減輕彈簧質(zhì)量最有效的方法是提高彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力，但為了提高彈簧的設(shè)計(jì)應(yīng)力，則需提高彈簧的強(qiáng)度，也就是提高彈簧鋼的屈服極限，因?yàn)榍O限隨著彈簧鋼強(qiáng)度的增加而線性增加，而影響彈簧鋼設(shè)計(jì)應(yīng)力的最主要因素是抗疲勞和抗彈減退性，這兩個(gè)因素已成為國(guó)內(nèi)外彈簧鋼研究開發(fā)的主題。
彈簧鋼的質(zhì)量，尤其是性能，在很大程度上決定于冶煉過程中的化學(xué)成分、鋼的潔凈度（氣體、有害元素、夾雜物）、鑄坯質(zhì)量（成分偏析、宏觀結(jié)構(gòu)及表面狀況）和軋制等幾個(gè)方面。
彈簧鋼比較難于連鑄，由于碳含量高，鋼中碳和雜質(zhì)元素磷、硫的宏觀偏析比較嚴(yán)重，鑄坯的凝固收縮率高，因而造成很大的中心縮孔。隨著彈簧的高應(yīng)力和使用條件的苛刻，中心縮孔和非金屬夾雜物將成為破壞彈簧的主要原因。因此彈簧鋼對(duì)鋼水潔凈度的要求與日俱增。

彈簧鋼的技術(shù)發(fā)展是彈簧鋼設(shè)計(jì)應(yīng)力等性能不斷提升的過程。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在質(zhì)量上與日本、韓國(guó)同類產(chǎn)品相比還有差距，但因價(jià)格相對(duì)較低，已為相關(guān)企業(yè)提供制造微型汽車懸架彈簧、面包車懸架彈簧、摩托車減震彈簧等線材。國(guó)內(nèi)主要合金彈簧鋼線材的生產(chǎn)企業(yè)為寶鋼、首鋼特鋼、大連鋼廠、上海五鋼等企業(yè)，寶鋼高線廠彈簧鋼線材有55SiCr、50CrV、60Si2MnA等，其中55SiCr彈簧鋼已經(jīng)在國(guó)內(nèi)中高檔乘用車上使用。
2、彈簧鋼的合金化特點(diǎn)
彈簧鋼的主要性能要求是高強(qiáng)度、高屈服極限和高抗疲勞極限，所以彈簧鋼材大都有較高的含碳量，具有較好的淬透性，還需要加入合金元素，合金鋼中的主要合金元素是硅和錳，為了提高彈簧鋼的耐疲勞、耐高溫性，釩、鉻和鉬等合金元素逐步被采用，合金元素的增加使得彈簧鋼的屈強(qiáng)比突顯，應(yīng)用能力不斷提高。彈簧鋼化學(xué)成分作用機(jī)制見表1。
表1                     彈簧鋼化學(xué)成分作用機(jī)制
元素作用
C彈簧鋼主要強(qiáng)化元素，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)絕大部分在0.45%-0.65%
Si彈簧鋼主要合金元素，對(duì)彈減抗力影響最大，含硅量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.8%-2.2%是最高的彈簧鋼
Mn提高淬透性最有效的元素，溶入鐵素體中有固溶強(qiáng)化作用
Cr顯著提高淬透性，可阻止Si-Cr鋼球化退火時(shí)的石墨化傾向，減少脫碳層，是常用的合金元素
Mo可以提高鋼的淬透性，防止回火脆性，改善疲勞性能，加入量一般在0.4%以下
V和Nb是強(qiáng)碳化物生成元素，固態(tài)下所析出的細(xì)小彌散的MC型碳化物具有很強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化效果
B強(qiáng)烈提高淬透性的元素，0.001%-0.003%的硼的作用分別相當(dāng)于0.6%Mn、0.7%Cr、0.15%Mo、1.5%Ni
Ni彈簧鋼中應(yīng)用較少，為保證超高強(qiáng)度彈簧鋼的韌性和提高淬透性，加入0.5%左右，還可以抑制在腐蝕環(huán)境下蝕坑的萌生和擴(kuò)展.

3、彈簧鋼的生產(chǎn)使用
國(guó)內(nèi)的彈簧鋼的生產(chǎn)發(fā)展日新月異，潔凈度冶煉、合金化和微合金化、控軋控冷等技術(shù)為彈簧鋼的進(jìn)一步發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持，但彈簧鋼產(chǎn)品對(duì)彈簧疲勞壽命影響較大的表面缺陷、脫碳這兩項(xiàng)指標(biāo)難以達(dá)到國(guó)外水平，與日本神戶鋼鐵公司相比差距較大。國(guó)內(nèi)外知名高檔品牌汽車使用的懸架彈簧和閥門彈簧大多由日本神戶鋼鐵公司的盤條或棒料生產(chǎn)。
國(guó)內(nèi)相關(guān)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，寶鋼生產(chǎn)的彈簧鋼線材料具有鋼材潔凈度高、偏析量小、脫碳層淺，表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的特點(diǎn)，主要用于制造懸架簧、氣門簧，鋼種有60Si2MnA、55SiCr 、50CrV 、60Si2Cr等。江蘇淮鋼集團(tuán)有限公司目前生產(chǎn)的彈簧鋼種有彈簧圓鋼和彈簧扁鋼，鋼材牌號(hào)有60Si2Mn（A）、65Mn、55SiMnVB和60Si2CrVA等。山東青島鋼鐵有限公司至今共生產(chǎn)彈簧鋼標(biāo)準(zhǔn)中的16種規(guī)格的扁鋼系列近3萬噸，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)標(biāo)規(guī)定要求。江蘇南京鋼鐵聯(lián)合有限公司目前生產(chǎn)鋼種主要有60Si2MnA棒料以及60Si2CrVA、55SiMnVB、60Si2Cr 、50CrVA 等其他品種。
如今我國(guó)彈簧鋼的發(fā)展趨勢(shì)不僅向高性能化方向發(fā)展，而且向經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展，只有在提高彈簧鋼的力學(xué)性能和應(yīng)用性能的同時(shí)兼顧到其經(jīng)濟(jì)性，才能被廣大用戶接受。
4．彈簧鋼牌號(hào)
國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2007年8月14日發(fā)布了GB/T1222-2007彈簧鋼新標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)于2008年3月1日開始實(shí)施。與被代替的GB/T1222-1984標(biāo)準(zhǔn)相比，主要變化如下：
（1）     取消了55Si2M、55Si2MnB、60CrMnMoA三個(gè)牌號(hào)，增加了55SiCrA牌號(hào)。
（2）     對(duì)60Si2Mn、60Si2MnA鋼中的Mn含量作了調(diào)整。
（3）     提高了部分牌號(hào)的硫、磷含量的要求。 

  參考文獻(xiàn)
1.惠衛(wèi)軍等.高強(qiáng)度彈簧鋼的疲勞性能[J ] 彈簧工程.1998(3)
2.徐德祥,尹種大.高強(qiáng)度彈簧鋼的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)[J ]鋼鐵.2004(1)
3.江陰興澄特種鋼鐵有限公司.GB/T1222-2007彈簧鋼[S]北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.
4.張先鳴.彈簧鋼高強(qiáng)度化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J ]現(xiàn)代零部件.2006(7)

http://m.hnhonglian.com