研究進(jìn)展


傳統(tǒng)彈簧鋼的強(qiáng)度水平難以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求，眾所周知，彈簧鋼力學(xué)性能在材料質(zhì)量保證的前提下取決于熱處理工藝，而熱處理工藝也應(yīng)根據(jù)所用材料來決定，彈簧鋼高強(qiáng)度化的一個(gè)重要途徑是充分發(fā)揮合金元素的作用，達(dá)到最佳合金化效果。






碳素彈簧鋼


碳素彈簧鋼的碳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）(0.50%~0.80%）如65、70、85和較高錳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）(0.90~1.20%），如65Mn兩類。
合金彈簧鋼


合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學(xué)性能、淬透性和其他性能，以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。
合金彈簧鋼的基本組成系列有，硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎(chǔ)上，有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。
此外，還從其他鋼類，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼，選擇一些牌號作為彈簧用鋼。
按照生產(chǎn)加工方法分類
⒈熱軋（鍛）鋼材包括熱軋軋圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼板，鍛制圓鋼、方鋼。
⒉冷拉（軋）鋼材包括鋼絲、鋼帶、冷拉材（冷拉圓鋼）。
按照鋼材交貨狀態(tài)分類
⒈熱軋（鍛）鋼材
A.以熱軋（鍛）狀態(tài)交貨鋼材經(jīng)熱成形制成彈簧，然后進(jìn)行淬火和回火處理。
B.以退火狀態(tài)交貨鋼材經(jīng)冷成形制成彈簧，然后進(jìn)行淬火和回火處理。
以上均應(yīng)符合相應(yīng)的交貨狀態(tài)硬度的規(guī)定。
⒉冷拉（軋）鋼材
A.鋼絲
①鹽浴等溫淬火冷拉鋼絲（又稱派登脫處理冷拉鋼絲）鋼絲制成彈簧后只需進(jìn)行低溫回火，以消除應(yīng)力。
②油淬火和回火鋼絲冷拉成所需尺寸后，進(jìn)行連續(xù)加熱、連續(xù)油淬火和鉛回火。鋼絲制成彈簧后只需進(jìn)行底溫火，以消除應(yīng)力。
③冷拉鋼絲（即不經(jīng)淬火和回火處理的鋼絲）
a.以冷拉狀態(tài)交貨。
b.以退火、正火或回火處理狀態(tài)交貨。
以上兩種狀態(tài)交貨的鋼絲制成彈簧后均需進(jìn)行淬火和回火處理。
B.鋼帶
①冷軋狀態(tài)交貨制成彈簧后需進(jìn)行低溫回火，以消除應(yīng)力。
②淬火和回火狀態(tài)交貨制成彈簧后需進(jìn)行低溫回火，以削除應(yīng)力。
③退火火狀態(tài)交貨制成彈簧后需進(jìn)行淬火和回火處理
C.冷拉鋼材
以退火狀態(tài)交貨鋼材經(jīng)冷成形制成彈簧，然后進(jìn)行淬火和回火處理。
其他分類方法
除以上所述外，還有一些其他分類方法，例如：
按交貨條件要求不同可分為按化學(xué)成分（力學(xué)性能）交貨和按淬透性交貨。
按彈簧工作條件可分為承受靜載荷彈簧鋼、承受沖擊載荷彈簧鋼、耐高（低）溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。






熱處理


彈簧鋼要求較高的強(qiáng)度和疲勞極限，一般在淬火+中溫回火的狀態(tài)下使用，以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術(shù)對彈簧內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。因此，如何進(jìn)一步提高彈簧疲勞壽命，需進(jìn)一步研究，尤其是化學(xué)表面改性熱處理、噴丸強(qiáng)化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進(jìn)一步強(qiáng)化氣門彈簧的表面強(qiáng)度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞壽命，氣門彈簧成形后，要進(jìn)一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，然后經(jīng)噴丸強(qiáng)化。例如，日本將f4mm的si－cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進(jìn)行對比，其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入，不僅消除了脫碳的不良影響，而且還提高了殘余壓應(yīng)力，同時(shí)經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強(qiáng)度提高，150℃時(shí)的變形量為0.2%（規(guī)定值為0.5%），250℃的變形量為0.56%，提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性，但滲氮和液體碳氮共滲時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物，反而會降低其疲勞強(qiáng)度。