| 第二节 弹簧钢的主要性能、用途和生产品种
一、碳素弹簧钢
(1)65、70、85
性能:适当热处理后可得到较高的强度和韧性,还具有一定的塑性和韧性,对回火脆性不敏感。淬透性低,一般采用正火处理,小尺寸弹簧才采用淬火---回火处理。
70钢的强度和弹性比65钢稍高。85钢的强度比70钢高,但弹性略低 。
用途:适用于制造截面尺寸较小、工作温度不高的小型弹簧,性能要求不高、截面尺寸较大的弹簧和弹性元件。
65、70钢主要用于制造圆、方螺旋弹簧、尺寸较小的测力弹簧、柱塞弹簧、小型机械弹簧、汽门弹簧、弹簧圈。油淬火和回火钢丝用于制造高应力、阀门弹簧等。
85钢主要用于制造铁道车辆、汽车、拖拉机和一般机械用的板簧和螺旋弹簧。油淬火和回火钢丝用于制造高应力弹簧。
生产品种:热轧圆钢、扁钢、钢板、钢丝(包括油淬火和回火钢丝)。
(2)65Mn
性能:强度较高、淬透性较好、脱碳倾向小,但有过热敏感性、易产生淬火裂纹、有回火脆性。
用途:主要用于制造小截面的扁、圆弹簧、座垫弹簧、发条弹簧、汽门弹簧、蚰泵调速弹簧、柱塞弹簧、减震器和离合器簧片、制动弹簧等。油淬火和回火钢丝用于制造高应力、阀门弹簧。
生产品种:热轧圆钢、扁钢、钢板、冷轧钢带、钢丝(包括油淬火和回火钢丝)。
二、合金弹簧钢
(1)55Si2Mn
性能:具有较高的强度、弹性极限和抗弹减性能,回火稳定性好,加热不易过热,脱碳倾向较大。
用途:主要用于制造铁道车辆、汽车、拖拉机用的板簧、螺旋弹簧、车辆止回阀簧,及其他在高应力、交变载荷条件下工作的弹簧。
生产品种:热轧圆钢、方钢、扁钢、钢板、冷轧钢带。
(2)55Si2MnB、55Si2MnVB
性能:55Si2MnB与55Si2Mn性能相近,因而加入了微量硼从而提高了淬透性。
55Si2MnVB与60Si2Mn相比,因降低了硅含量,提高了锰含量,同时加入了微量钒和硼,从而具有较好的淬透性、较好的综合力学性能和较高的疲劳性能。钢的过热敏感性小、脱碳倾向小、回火稳定性高。
用途:适用于制造中、小型汽车及其他中等截面尺寸的板簧和螺旋弹簧。
生产品种:热轧圆钢、扁钢。
(3)60Si2Mn、60Si2MnA
性能:具有较好的弹性,较高的屈服极限、强度极限;疲劳强度和抗弹减性能,工艺性能稳定,适应性较强,可在苛刻条件下工作,但淬透性不高。
用途:广泛应用于制造铁道车辆、汽车、拖拉机等用的板簧、螺旋弹簧、安全阀弹簧和重型机械的减震器,及承受交变载荷和在高应力下工作的大型重要卷制弹簧,仪器仪表弹簧等。
生产品种:热轧扁钢、圆钢、钢板、冷拉材、冷轧钢带、钢丝(包括油淬火和回火钢丝)。
(4)60Si2CrA、60Si2CrVA
性能:由于钢中加入了铬(和钒),综合力学性能良好。与60Si2Mn相比,具有较高的抗拉强度、屈服强度,又有较好的冲击韧性,淬透性高,热处理工艺性能好。特别是60Si2CrVA的铬含量较高,又加入了钒,钢的弹性极限和高温强度较高,淬透性也有提高,过热敏感性显著降低,性能更好。因钢的硬度、弹性和强度高,所以卷制弹簧后应立即加热以消除残余应力,防止开裂。
用途:适用于制造工作应力高,工作条件苛刻的重要用途的弹簧,最高使用温度为250℃的耐热弹簧和受冲击载荷的弹簧,大型螺旋弹簧和板簧、汽轮机汽封弹簧、调节阀簧、冷凝器支撑弹簧、矿山用破碎机用缓冲复位弹簧等。
生产品种:热轧圆钢、扁钢。
(5)55CrMnA、60CrMnA
性能:具有较高的强度、塑性和韧性,淬透性高,脱碳敏感性小,抗氧化、耐腐蚀性能好,热处理后的综合力学性能优良。
用途:适用于制造承受载荷较高,截面尺寸较大的板簧、螺旋弹簧、扭簧等。
生产品种:热轧圆钢、方钢、扁钢、钢板、冷拉材。
(6)60CrMnMoA、60CrMnBA
性能:60CrMnMoA是在60CrMnA的基础上加入钼。淬透性极好,是各牌号弹簧钢中最高的。
60CrMnBA是在60CrMnA的基础上加入微量硼。淬透性高。
这两个牌号弹簧钢的其他性能同60CrMnA。
用途:适用于制造承受重载荷的重要弹簧、特大型弹簧。
生产品种:热轧圆钢、扁钢、钢板。
(7)55CrSiA
性能:抗弹减性能高、淬透性好、抗氧化和耐腐蚀性能好,脱碳倾向小。
用途:适用于制造高级、重要的发动机阀门弹簧、汽车悬挂螺旋弹簧等。
生产品种:油淬火和回火钢丝。
(8)50CrVA
性能:具有良好的工艺性能和综合力学性能,淬透性好、回火稳定性高。由于加入了钒使晶粒细化,降低过热敏感性、提高钢的静强度和疲劳强度。因碳含量低,所以在相同的强度下有更高的塑性和韧性。
用途:广泛用于航空和汽车工业。主要适用于制造发动机阀簧、内燃机气门弹簧、喷油嘴弹簧、锅炉安全阀簧、轿车缓冲弹簧、大截面的受应力较高的螺旋弹簧和扭杆弹簧等。
生产品种:热轧圆钢、方钢、扁钢、钢板、冷拉材、冷轧钢带、钢丝(包括油淬火和回火钢丝)。
(9)30W4Cr2VA
性能:高强度耐热弹簧钢。具有良好的室温和高温性能;强度高、淬透性好、高温抗弹减性能高、热加工性能好。
用途:主要用于制造在500℃以下工作条件的耐热弹簧,如汽轮机主蒸汽阀弹簧、汽封弹簧片、锅炉安全阀弹簧和碟形弹簧等。
生产品种:热轧圆钢、冷轧钢带、冷拉材。
(10)不锈弹簧用钢
在工作环境有腐蚀介质时,则要求弹簧具有良好的耐腐蚀性能,应选合适的不锈钢作为制造弹簧用钢。根据对弹簧用钢的要求,选用的不锈钢主要有奥氏体型、马氏体型和沉淀硬化型。
奥氏体型,如1Cr18Ni9等.一般用于制造小截面弹簧,如仪表垫圈、挡圈等。
马氏体型,如3Cr13、4Cr13.强度较高,适用于制造较大弹簧,耐高温,但不宜用于强腐蚀介质环境中。
沉淀硬化型,如0Cr17Ni7Al等.耐腐蚀性能与奥氏体不锈钢相近,但强度、硬度高,加工性好,耐高温。适用于制造形状复杂、表面要求高的耐腐蚀弹簧。
三、其他弹簧用钢
除上述专用弹簧钢和不锈弹簧用钢外,为了满足对弹簧的不同需求,还选用其他钢类中的一些牌号作为弹簧用钢。如:
(1)优质碳素钢
主要用于生产钢丝。适用于制造非机械用弹簧和一般机械用弹簧。
(2)碳素工具钢
主要用于生产钢丝和冷轧钢带。钢丝适用于制造高应力、阀门、乐器等重要用途弹簧和非机械用弹簧。
(3)高速工具钢(W18Cr4V)
主要用于生产热轧圆钢、扁钢。适用于制造工作温度高于500℃的弹簧,但最高允许工作温度为600℃。
各牌号弹簧钢的推荐使用温度见表2-8-1。
表2-8-1
| 钢材品种 |
钢种类 |
牌号 |
推荐使用温度/℃ |
| 钢 丝 |
碳素弹簧钢 |
65、70 |
-40-120 |
| 65Mn |
-40-120 |
| 合金弹簧钢 |
60Si2M(A) |
-40-250 |
| 60Si2CrA
60Si2CrVA
50CrVA
30W4Cr2VA |
-40-300
-40-400
-40-400
-40-500 |
| 高速钢 |
W18Cr4V |
-40-600 |
| 不锈钢 |
1Cr18Ni9
3Cr13、4Cr13
0Cr17Ni7Al
0Cr15Ni7Mo2Al |
-250-290
-40-400
350
425 |
| 碳素弹簧钢 |
65Mn |
-40-120 |
| 热轧钢材 |
合金弹簧钢 |
60Si2Mn(A) |
-40-250 |
| 60Si2CrA |
-40-300 |
| 60Si2CrVA
50CrVA |
-40-400 |
| 30W4Cr2VA |
-40-500 |
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