(1)彈簧鋼生産工藝(yi)的發展 為了提高(gao)彈簧鋼的質量,工(gōng)業🐪發達國家已普(pǔ)通采用爐外精煉(liàn)技術、連鑄工🛀🏻藝、新(xin)型軋制和在線自(zì)動檢測及控制設(shè)備等。
為了保證鋼(gang)的化學成分,降低(di)氣體和各種非金(jin)屬✔️加夾物的含量(liang),采用大容量電爐(lú)或轉爐熔煉,采用(yòng)爐外鋼包精煉,使(shi)氧含量(質量分數(shu))降至(0.0021~0.0010)%,生産出超純(chun)淨鋼,從而大大提(ti)高了彈簧的設計(ji)和工作應力。
連鑄(zhu)生産工藝在彈簧(huang)鋼生産中已被廣(guǎng)泛采用。連鑄🔱可通(tong)⛱️過電磁攪拌、低溫(wen)鑄造等技術減小(xiǎo)鋼的偏☂️析,減小二(èr)次氧化,改善表面(mian)脫碳,使組織和性(xing)能穩定、均勻。
采用(yong)分列式全連續軋(zha)機,可提高尺寸精(jīng)度,表面質⭐量,同時(shi)也可使鋼材沿長(zhǎng)度顯微組織均勻(yún)。在軋制過程中為(wei)🏃🏻♂️了保證産品的表(biǎo)面質量采用在線(xiàn)自動檢測和控制(zhi)。為了适合㊙️變截面(miàn)彈簧扁鋼生産而(ér)開發了奧氏體軋(zhá)制成形新工藝,即(ji)先将鋼加熱到奧(ao)氏體區再急冷至(zhi)亞穩奧氏體區進(jìn)行塑性加工并👈淬(cui)火處理。這種工藝(yi)可使鋼在不降低(dī)塑性的同時提高(gāo)強度。此外還有通(tōng)過軋後在線熱處(chù)理和表面🌈硬化處(chu)理來提高彈🏃簧鋼(gāng)的性能等。
(2)合金鋼(gang)的發展 合金元素(su)的主要作用是提(tí)高力學性👣能,改☁️善(shàn)工藝性能及賦予(yǔ)某種特殊性能。氣(qi)門彈簧和🤞懸架彈(dàn)簧已廣泛應用SiCr鋼(gāng)。Si是抗應力松弛最(zui)好的合金元素,在(zài)SiCr鋼中添加V、Mo形成SiCrV和(hé)SiCrMo鋼,可以提高疲勞(lao)壽命和抗松弛性(xìng)能。同時SiCr拉拔鋼絲(sī),其在高溫下工作(zuò)時的抗松弛性能(néng),比琴鋼絲和重要(yào)用途碳素彈簧鋼(gang)絲要好。随着發動(dong)機高速小型化,抗(kang)顫振性能好、質量(liàng)輕、彈性模量小的(de)Ti合金得到了較為(wei)廣泛的應🧑🏽🤝🧑🏻用,其強(qiáng)度可達2000 MPa。
(3)低碳奧氏(shi)體鋼的發展 低碳(tan)奧氏體鋼38SiMnB是我國(guo)自主🆚研發的一♉種(zhǒng)💁新型的高性能彈(dan)簧鋼,在此基礎上(shàng)開發的38SiMnVBE更具優越(yuè)📐性,具有高🏃♂️強韌性(xìng)、高淬透性、高應用(yong)💃🏻性和高性能比⛹🏻♀️。在(zài)進行超細晶🔅粒控(kong)制軋制後,其抗拉(lā)強度 =(2030~2140)MPa,屈服強度 =(900~2010)MPa,伸(shen)長率 =(12~15)%,面縮率 =(48~55)%。為少(shǎo)片變截面闆彈簧(huáng)提供了高性能的(de)材料。
(4)不鏽鋼的發(fā)展 我國是生産不(bú)鏽鋼的大國,随着(zhe)不♌鏽⛹🏻♀️鋼的生産🔞發(fā)展,自然也開發了(le)不少品種,目前已(yǐ)達50多💯種,,基本滿足(zú)了國内生産發展(zhan)的需要,對當前開(kai)發的一些新品種(zhong)作簡要說明。
1)奧氏(shi)體不鏽鋼體系的(de)初步形成。為了消(xiāo)除碳元素造成🛀🏻的(de)不鏽鋼晶界腐蝕(shi)疲勞,開發出低碳(tàn)奧氏體不鏽鋼0Cr18Ni9和(he)🤩00Cr17Ni2Mo2。為了提高其特殊(shu)性能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元(yuan)素。
2)含氮不鏽鋼的(de)發展。 在不鏽鋼中(zhōng)以氮代碳取得了(le)💯成果。在奧氏體不(bú)鏽鋼中N和C有許多(duō)共同特性。N穩定奧(ao)氏🏃🏻♂️體的作用比Ni大(da),與C相當。N與Mn結合能(neng)取代比較貴的Ni。
在(zai)奧氏體中N也是最(zui)有效的固溶強化(huà)元素之一。N與Cr的親(qin)和力要比C與Cr的親(qīn)和力小,奧氏體鋼(gāng)很少見到Cr2N的析出(chū)。因此N能在不降低(dī)耐蝕性能的基礎(chǔ)上,提高不鏽鋼強(qiáng)度。
3)超強鐵素體不(bú)鏽鋼的發展。 鐵素(su)體不鏽鋼具有良(liáng)好的✂️腐蝕性能和(hé)抗氧化性能,其抗(kang)應力腐蝕性能⚽優(yōu)于奧氏體不☀️鏽鋼(gāng)。價格比奧氏體不(bú)鏽鋼便宜。但存在(zài)可焊性差💋、脆性傾(qing)向比較大的缺點(dian),生産和使用受到(dào)限制。通過降低鋼(gang)中的碳和氮的含(han)量,添加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定化(huà)元素,添加Cu、AI、V等焊縫(féng)金屬韌化元素三(sān)種途徑,可以改善(shan)鐵👣素體鋼的可焊(han)性和脆性。
4)超級奧(ao)氏體鋼的發展。 超(chāo)級奧氏體鋼指Cr、Mo、N含(han)量顯着高🍉于常🆚規(gui)不😘鏽鋼的奧氏體(ti)鋼。其中比較着名(ming)的是含6% Mo的👄鋼(245S Mo)。這類(lei)鋼具有非常好的(de)耐局部腐蝕性能(neng),在海水、充氣、存在(zài)🔞縫隙、低速沖刷條(tiáo)件下⁉️,有良好的抗(kang)點蝕性能(PI 40)和較好(hao)的💁抗應力腐蝕性(xing)能,是Ni基合金和钛(tài)合金的代用材料(liào)。
5)超馬氏體不鏽鋼(gāng)的發展。 傳統的馬(ma)氏體不鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺(que)🔴乏足夠❤️的延展性(xing),在冷頂鍛變形過(guò)程中對應力十分(fèn)敏感👅,冷加工成形(xíng)比較困難。加之鋼(gāng)的可焊性比較差(cha),使用範圍受到限(xian)制。為克服馬氏體(ti)鋼的上🐆述不足,近(jin)來已找到一種有(yǒu)效途徑,就是通過(guò)降低㊙️鋼的C、Ti含量,增(zeng)加Ni含量,開發🔴一個(ge)新系列♋合金鋼——超(chao)馬氏體鋼。這類✨鋼(gāng)🔴抗拉強度高,延展(zhan)性好,焊接性能也(yě)得到改善✔️,因此超(chāo)❗馬氏體鋼又稱為(wei)軟馬氏體鋼或可(ke)焊接馬氏體鋼。
(5)彈(dàn)簧鋼絲的發展 彈(dàn)簧鋼絲經過100多年(nián)的發展,工藝🏃🏻♂️技術(shù)經㊙️曆了由鉛淬火(huǒ)到油淬火,現又發(fa)展到感應加熱淬(cuì)火。再加上工藝技(jì)術裝備不斷創新(xīn)和完善㊙️,品種質量(liàng)不斷更新。近來開(kāi)發的閥門用彈簧(huáng)鋼絲感應加熱🐆淬(cuì)火和回☂️火處理工(gōng)🐅藝,試驗證明,由于(yu)感🙇🏻應加熱時間短(duǎn),淬火組織細小,鋼(gāng)絲表面幾乎沒有(yǒu)脫碳層,所以其塑(sù)性、韌性、抗松弛性(xing)、斷裂韌性、延遲斷(duan)裂抗力、疲勞壽命(ming)等都比油淬火回(hui)火鋼絲有較大♈提(ti)高。
另一種研究取(qu)得成效的超細晶(jīng)粒形變熱處理鋼(gang)絲已能實地應用(yong),超細晶粒形變熱(rè)處理是組織超細(xi)化與形💘變熱處理(lǐ)相結🔞合的一種複(fu)合強韌化工🐅藝。它(ta)既可提高♌鋼絲的(de)力學性能,同時又(yòu)能改善鋼絲的表(biǎo)面🚶♀️質量。材料表面(mian)質量🐕對疲勞性能(néng)影響很大。為了保(bao)證表面質量,對📱有(you)特殊要求的材料(liào)采用剝皮工藝,将(jiāng)表層去掉0.1mm。對0.5mm深度(du)的缺陷采用渦流(liu)探傷。對拔絲過程(chéng)表面産生的凹凸(tu)不平,可用電解研(yán)磨,使表面粗糙度(du)降到 =(6.5~3.4) m。
(6)不鏽鋼絲的(de)發展 近年來國外(wai)不鏽彈簧鋼絲生(shēng)産⭐發展☀️較🙇🏻快。國内(nèi)需求量增大的品(pǐn)種主要為1Cr18Ni9和0Cr17Ni7AI。
先進(jìn)的鋼絲生産工藝(yi)流程特點是盤條(tiáo)首先剝皮處理,去(qù)‼️除熱加工在表面(miàn)造成的缺陷,除第(dì)一次固溶處理後(hòu)要進行酸洗外,整(zhěng)個冷加工過程均(jun)保持光亮表面。
随(suí)着工藝的發展,不(bu)繡鋼絲生産流程(cheng)進一步簡化,将🧑🏾🤝🧑🏼部(bu)分🐕原屬💔金屬制品(pǐn)行業質量控制簡(jiǎn)化,轉換為對盤條(tiáo)質量的要求。在粗(cū)拉絲機後,應用清(qing)潔球擦♈拭和水中(zhōng)清洗,去除表面塗(tu)層♈和殘餘🔞潤滑膜(mó)。在光亮熱處理前(qián)配備電解酸洗、堿(jian)♍中和、水沖洗和烘(hōng)幹裝置,徹底去♌除(chú)鋼絲表面❗油污,改(gai)善表面質量。
(7)形狀(zhuang)記憶合金的開發(fā) 目前在彈簧方面(mian)有應用前途的單(dān)向形狀記憶合金(jīn),以50Ti和50Ni性能最好。形(xíng)狀記憶合金制成(chéng)的彈簧,受溫度🐉的(de)作用可伸縮。主要(yào)用于恒溫、恒👄載荷(he)、恒變形量㊙️的控制(zhì)🈲系統中。由于是靠(kao)彈簧伸縮推動執(zhí)行機構,所以彈簧(huáng)的工作應力變化(hua)🌈較大。
(8)陶瓷的應用(yong) 陶瓷的彈性模量(liàng)高,斷裂強度低,适(shì)用🛀🏻于變形不大的(de)地方。目前正在開(kai)發的有耐熱、耐磨(mó)🌏、絕緣性好的陶瓷(cí),應用的有超塑性(xìng)鋅合金(SPZ),在常溫下(xià)具有高的強度。另(lìng)外,還有高強度的(de)氮化矽,能耐高溫(wen),可達1000℃。但陶瓷彈簧(huang)不适用于在沖擊(ji)載荷下工作。
(9)纖維(wéi)增強塑料在彈簧(huang)中應用 玻璃纖維(wéi)增強塑料🌍(GFRP)闆簧在(zai)英、美和日本等國(guó)已廣泛應用,除用(yòng)于橫置懸架外,還(hái)可用于特殊輕型(xing)車輛,如賽車的縱(zong)置懸架。目前❓又研(yán)制成功了碳素纖(xiān)㊙️維增強塑料(GFRP)懸架(jia)彈簧,比金屬闆簧(huang)要輕💚20%。
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