《彈簧剛課程設(shè)計(jì)》word版

1、精品文檔表1各種材料性能及用途【1】材料特性用途 55Si2Mn 強(qiáng)度大、彈性極限好，屈服比值高，熱處理后韌性較好，焊接性差，冷變形塑性低，切削性尚好，無(wú)回火脆性傾向，且具有抗回火穩(wěn)定和抗松弛穩(wěn)定性。適用于制造鐵道車輛、汽車、拖拉機(jī)等承受中等載荷的扁形彈簧、直徑<25mm的螺旋形彈簧、緩沖彈簧以及汽缸平安閥門等高應(yīng)力下工作的重要彈簧。 55Si2MnB性能與55Si2Mn鋼相近，但淬透性更高，在油中臨界淬透直徑約90180mm，疲勞強(qiáng)度也顯著提高。 適用于制造中、小型截面的鋼板彈簧，如汽車上的前后副鋼板彈簧。 55SiMnVB 強(qiáng)度、韌及塑性及淬透性均比60Si2MnA鋼高，油中臨界淬透

2、直徑約為50107mm;熱加工性能良好，熱處理時(shí)外表脫碳傾向小，回火穩(wěn)定性好。 適用于制造中型截面尺寸的板彈簧和螺旋形彈簧，可代替60Si2MnA鋼使用。 50CrVA有較高韌性、強(qiáng)度和彈性極限、疲勞強(qiáng)度，較低的彈性模量、較高的屈強(qiáng)比和淬透性， 熱處理時(shí)過(guò)熱和脫碳傾向小，沖擊韌性也良好;但焊接性差，冷變形塑性低，熱加工時(shí)具有形成白點(diǎn)的敏感性；主要在淬火并中溫回火后使用。適用于制造大截面的高載荷重要彈簧及工作溫度低于300的閥門彈簧、活塞彈等;也可用于非腐蝕性介質(zhì)中、工作溫度<400的大截面的重要調(diào)質(zhì)零件。表1各種材料性能及用途材料特性用途60Si2MnA 應(yīng)用廣泛的硅錳彈簧鋼，強(qiáng)度、彈性

3、和淬透性較55Si2Mn稍高。 適于車輛、汽車工業(yè)上制作承受較大負(fù)荷的扁形彈簧或線徑在30mm以下的螺旋彈簧、也適于制作工作溫度在250以下非腐蝕介質(zhì)中的耐熱彈簧以及承受在高應(yīng)力下工作的大型重要卷制彈簧【2】。 60Si2CrA 與60Si2MnA鋼相比，塑性相近，但抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)均較高;熱處理過(guò)熱敏感性和脫碳傾向小，淬透性高，油中臨界淬透直徑約為37114mm，但有回火脆性傾向；一般在淬火并中溫回火下使用。 適用于制造承受高應(yīng)力及工作溫度<300條件下工作的彈簧，如調(diào)速器彈簧、汽輪機(jī)氣封彈簧、高壓力水泵碟形彈簧及冷凝器支承簧等。60Si2CrVA 特性和用途與60Si2CrA鋼相近，

4、但彈性極限和高溫力學(xué)性能更好。適用于制造工作溫度在低于300350條件下使用的耐熱彈簧及承受沖擊性應(yīng)力和高載荷的重要彈簧。60W4MnBA 性能與60CrMnA鋼根本相似，但有更好的淬透性，在油中臨界淬透直徑約為100150mm。 適用于制造大型彈簧，如推土機(jī)上的疊板彈簧，船舶上的大型螺旋彈簧。2.1根據(jù)用途選材 從上述材料中可以看出： 55Si2Mn主要適與制造扁形彈簧、直徑<25mm的螺旋形彈簧、緩沖彈簧以及汽缸平安閥門等高應(yīng)力下工作的重要彈簧；經(jīng)冷拉熱處理、冷卷熱處理后的最終硬度為40-48HRC,鋼絲直徑為10mm的緩沖彈簧最終硬度為40-47HRC,故該材料符合汽車用緩沖彈簧。

5、55Si2MnB適用于制造中、小型截面的鋼板彈簧；題目中的彈簧不是一般的鋼板彈簧，而是剎車系統(tǒng)中的緩沖彈簧，加之合金元素種類比55Si2Mn多，雖然性能與55Si2Mn接近，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，選擇55Si2Mn 較好。55SiMnVB適用于制造中型截面尺寸的板彈簧和螺旋彈簧，50CrVA適用于制造大截面的高載荷重要彈簧； 題中是小型截面尺寸的緩沖彈簧，故不適合選擇這兩種材料。60Si2MnA適于制作承受較大負(fù)荷的扁形彈簧或承受交變負(fù)荷下工作的大型重要卷制彈簧；不適宜制造緩沖彈簧。60Si2CrA適用于制造承受高應(yīng)力及工作溫度<300條件下工作的彈簧， 60Si2CrVA用于制造耐熱彈簧及

6、承受沖擊性應(yīng)力和高載荷的重要彈簧，60W4MnBA適用于制造大型彈簧；這些材料均不適宜制作小型截面的汽車用緩沖彈簧。 綜上訴述，鋼絲直徑為10mm，最終硬度為40-47HRC的汽車用緩沖彈簧，從經(jīng)濟(jì)和各方面因素考慮，應(yīng)選擇的材料為55Si2Mn。2.2根據(jù)性能選材 55Si2Mn 、60Si2MnA硅含量高，強(qiáng)度高，彈性好，抗回火穩(wěn)定性好，易脫碳和石墨化，淬透性不高。是主要的彈簧鋼類，用途很廣，制造各種彈簧，如汽車、機(jī)車、拖拉機(jī)的板簧、螺旋彈簧，汽缸平安閥簧及一些在高應(yīng)力下工作的重要彈簧，磨損嚴(yán)重的彈簧。由于含碳量越高越易引起脫碳和石墨化，應(yīng)選55Si2Mn作為緩沖彈簧材料；55Si2MnB因

7、含硼，其淬透性明顯改善，用于制造輕型、中型汽車的前后懸掛彈簧、副簧。淬透性、綜合力學(xué)性能好，主要制造中、小型汽車的板簧，使用效果好，亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋彈簧。雖其綜合力學(xué)性能較好，但題中所給不是一般的板簧，而是緩沖彈簧，故不適宜用此材料。50CrVA少量釩提高彈性、強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，減小脫碳傾向。碳含量較小，塑性、韌性較其他彈簧鋼好。淬透性高，疲勞性能也好，適于制造各種重要的螺旋彈簧，特別適宜作振幅高、疲勞性能要求嚴(yán)格的彈簧，如閥門彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、平安閥簧等。高溫時(shí)強(qiáng)度性能穩(wěn)定，用于較高溫度下的彈簧，此處汽車用緩沖彈簧不需太高溫度，應(yīng)選此材料不適宜；60Si2CrA 、

8、60Si2CrVA是高強(qiáng)度彈簧鋼，淬透性高，熱處理工藝性能好。因強(qiáng)度高，卷制彈簧后應(yīng)及時(shí)處理消除內(nèi)應(yīng)力，適于制造載荷大的重要大型彈簧。60Si2CrVA鋼用于制作極重要的彈簧，如常規(guī)武器取彈鉤彈簧，還用于承受高載荷、耐熱、耐沖擊彈簧，而在此處不需承受過(guò)高的溫度和載荷，故不選擇該材料。綜上訴述，選擇55Si2Mn作為鋼絲直徑為10mm，硬度要求為40-47HRC的汽車用緩沖彈簧是最正確的選擇。55Si2Mn的化學(xué)成分如下表。表2 55Si2Mn合金彈簧鋼材質(zhì)化學(xué)成分 元素CSiMnSPCrNiCu 含量0.520.601.502.000.600.900.0350.0350.350.350.25

9、三：零件加工工藝路線 55Si2Mn合金彈簧鋼是應(yīng)用廣泛的硅錳彈簧鋼，強(qiáng)度、彈性和淬透性較高。55Si2Mn鋼屬于硅錳系合金彈簧鋼，是在優(yōu)質(zhì)中碳鋼的根底上提高硅、錳含量而成。硅的作用是提高鋼的硬度、強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和疲勞性能，同時(shí)增加鋼的回火穩(wěn)定性。錳的作用在于提高鋼的淬透性和耐磨性。由于具有良好的綜合力學(xué)性能和低廉的價(jià)格，55Si2Mn鋼得到了廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)彈簧鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用比例接近60%。55Si2Mn合金彈簧鋼適于鐵道車輛、汽車拖拉機(jī)工業(yè)上制作承受較大負(fù)荷的彈簧【3】。3.1試樣的制備 55Si2Mn 合金彈簧的加工方法采用以下步驟： 將55Si2Mn 鋼帶加熱至800以上，進(jìn)行奧氏體化

10、處理，保溫時(shí)間8090 min；然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行等溫淬火，淬火溫度200左右， 保溫時(shí)間5060 min；將處理后的55Si2Mn鋼在400左右的配分溫度下等溫配分處理6070 min；將鋼件淬火至室溫；將55Si2Mn 鋼帶通過(guò)冷拔彈簧鋼絲方式冷卷成形。隨后通過(guò)等溫配分熱處理以獲得由低碳馬氏體和剩余奧氏體及其轉(zhuǎn)變組織構(gòu)成的復(fù)相組織， 從而使得處理后的55Si2Mn 合金鋼呈現(xiàn)高強(qiáng)度和高塑性的良好配合，并提高了應(yīng)力腐蝕抗力、降低氫脆敏感性，從而在具有高強(qiáng)度的同時(shí)具有較高的塑性， 以滿足特殊場(chǎng)合的需要【4】。3.2制造過(guò)程彈簧的種類較多、形狀各異、生產(chǎn)批量不等，因

11、此其制造方法也有所不同。彈簧的制造方法根據(jù)成型工藝的不同可分為冷成型和熱成型兩種。當(dāng)彈簧材料截面尺寸較小時(shí)采用常溢條件下成型的成為冷成型，反之，需將彈簧材料加熱到一定溫度時(shí)成型的成為熱成型。彈簧的成型方法中，對(duì)直徑或板簧厚度大于10mm的大彈簧，可在比正常淬火溫度高出5080的溫度熱成形，對(duì)直徑或板簧厚度小于810mm的小彈簧，常用冷拔彈簧鋼絲冷卷成形；此處選用的是冷成型工藝。冷成型工藝：冷卷成形彈簧的精度比熱卷成型的高，外表和內(nèi)在質(zhì)量也較熱卷成型的好。冷卷成形的彈簧所用的材料規(guī)格大致為直徑0.08-20mm的盤狀鋼絲和圓鋼條，或邊長(zhǎng)小于10mm的方鋼和異明鋼絲，或相近尺寸的帶鋼和扁鋼。材料的

12、供給狀態(tài)通常為兩大類：一類為硬狀態(tài)，其本身已具有彈簧所需要的力學(xué)性能，成型后只需去應(yīng)力退火：另一類為軟狀態(tài)，成型后尚需按要求進(jìn)行淬火和回火處理才能獲得所需要的性能。鋼絲直徑為10mm的汽車用緩沖彈簧采用冷成型方法，由材料為1.5mm厚的65Mn鋼板制造而成,其制造過(guò)程為：剪塊料一一落料一一去毛刺一一彎形一一第一次熱定型一一沖切端部余料一一磨端部平面一一磨端去毛刺一一各片端去毛刺一一第二次熱定型一一檢驗(yàn)一一熱處理一一發(fā)黑一一10%檢驗(yàn)一入庫(kù)【5】。四：熱加工過(guò)程及分析金屬熱處理是將金屬工件放在一定介質(zhì)中加熱、保溫、冷卻，通過(guò)改變金屬材料外表或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)來(lái)控制其性能的工藝方法。熱處理控制影響因

13、素有多種, 如設(shè)備狀況、加工工藝、操作人員的素質(zhì)等, 其中操作人員的素質(zhì)起決定性作用。緩沖彈簧的熱處理控4.1預(yù)備熱處理4.1.1 選用工藝選用工藝為正火，正火是將鋼加熱到AC3或Accm以上30-50并保溫一定時(shí)間，然后出爐在空氣中冷卻的熱處理工藝。與完全退火相比，二者的加熱溫度及保溫時(shí)間相同，但正火冷卻速度快，轉(zhuǎn)變溫度低，發(fā)生偽共析轉(zhuǎn)變。4.1.2正火的目的及作用正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻，改善鑄件的組織和低碳鋼的切削加工性；也可以作為預(yù)備熱處理，為隨后的熱處理做準(zhǔn)備。例如有網(wǎng)狀碳化物的高碳鋼，采用正火，由于冷卻較快，可抑制碳化物再沿奧氏體晶界析出，從而到達(dá)消除網(wǎng)狀碳化物的目的。但對(duì)尺寸

14、較大的高碳鋼壞料，僅用正火來(lái)消除網(wǎng)狀碳化物往往難以到達(dá)理想效果，這時(shí)宜采用鍛造加正火的方法。正火后在進(jìn)行球化退火或淬火。正火還可以作為最終熱處理，用以改善一些板材、管材、帶材和型材的機(jī)械性能【6】。正火冷卻速度較退火快些，所得到的組織較細(xì)，對(duì)于亞共析鋼主要是細(xì)化晶粒，均勻組織，提高機(jī)械性能；對(duì)于力學(xué)性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件，正火可以作為最終熱處理；對(duì)于低中碳結(jié)構(gòu)鋼，主要是提高硬度，改善切削加工性能，高碳鋼那么應(yīng)采用退火；對(duì)于過(guò)共析鋼，有利于球化退火，為淬火做組織準(zhǔn)備。4.2淬火加中溫回火將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件

15、的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保溫，在進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。淬火后還必須有回火與之相配合，以到達(dá)以下目的：1提高硬度和耐磨性，如刀具、量具、模具等；2提高強(qiáng)韌性，如各種機(jī)械零件；3提高硬磁性，如高碳鋼和碳鋼制的永久磁鐵；4提高彈性，如各種彈簧；5提高耐蝕性和耐熱性，如不銹鋼和耐熱鋼?？梢姡慊鹗鞘逛搹?qiáng)化和獲得某些特殊使用性能的主要方法?；鼗鸬母灸康氖翘岣叽慊痄摰乃苄院晚g性，降低其脆性，但卻往往不可防止的要降低其強(qiáng)度和硬度，回火的另一目的是降低或消除淬火引氣的剩余內(nèi)應(yīng)力，這對(duì)于穩(wěn)定工具鋼制品的尺寸特別重要。4.3淬火加熱方式及加熱溫度確實(shí)定原那么淬火

16、一般是最終熱處理工序。因此，應(yīng)采用保護(hù)氣氛加熱或鹽爐加熱。只有一些毛坯或棒料的調(diào)質(zhì)處理可以在普通介質(zhì)中加熱。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)處理后尚需機(jī)械切削加工，可以除去外表氧化、脫碳等加熱缺陷。但隨著少、無(wú)切削加工的開展、調(diào)質(zhì)處理后僅是一些切削加工量小的精加工，因而也要求無(wú)氧化，脫碳加熱。4.3.1淬火加熱溫度淬火加熱溫度，主要是根據(jù)鋼的相變點(diǎn)來(lái)確定。對(duì)于亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為AC3+30-50，過(guò)共析鋼那么為AC1+30-50。之所以這樣確定，因?yàn)閷?duì)亞共析鋼來(lái)說(shuō)，假設(shè)加熱溫度低于AC3，那么加熱狀態(tài)為奧氏體與鐵素體兩相組成，淬火冷卻后鐵素體保存下來(lái)，使得零件淬火后硬度不均勻，強(qiáng)度和硬度降低。比AC3點(diǎn)

17、高30-50的目的是為了使工件心部在規(guī)定加熱時(shí)間內(nèi)保證到達(dá)AC3點(diǎn)以上的溫度，鐵素體能完全溶解于奧氏體中，奧氏體成分比擬均勻，而奧氏體晶粒又不至于粗大。對(duì)于過(guò)共析鋼來(lái)說(shuō)，淬火加熱溫度在AC1AC3之間時(shí)，加熱狀態(tài)為細(xì)小奧氏體晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隱晶馬氏體和均與分布的球狀碳化物。這種組織不僅有高的強(qiáng)度和硬度、高的耐磨性，而且有較好的韌性。如果淬火加熱溫度過(guò)高，碳化物溶解，奧氏體晶粒長(zhǎng)大，淬火后得到片狀馬氏體，其顯微裂紋增大，脆性增大，淬火開裂傾向也增大。由于碳化物的溶解，奧氏體中含碳量增加，淬火后剩余奧氏體增多，鋼的硬度和耐磨性降低。高于AC1點(diǎn)30-50的目的和亞共析鋼類似，是為了保

18、證工件各局部溫度均高于AC1。確定淬火加熱溫度時(shí)，尚需考慮工件的形狀、尺寸、原始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)和冷卻方式等因素。在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。因?yàn)楣ぜ?，傳熱慢，容易加熱缺乏，使淬火后得不到全部馬氏體或淬硬層減薄。加熱速度快，工件溫差大，也容易出現(xiàn)加熱缺乏。另外，加熱速度快，起始晶粒細(xì)，也允許采用較高加熱溫度。在這種情況下，淬火溫度可取AC3+50-80，對(duì)細(xì)晶粒鋼有時(shí)取AC3+100。對(duì)于形狀較復(fù)雜，容易變形開裂的工件，加熱速度較慢，淬火溫度取下限?？紤]原始組織時(shí)，如先共析鐵素體比擬大，或珠光體片間距較大，為了加速奧氏體均勻化過(guò)程，淬火溫度取得高一些。對(duì)過(guò)

19、共析鋼為了加速合金碳化物的溶解，以及合金元素的均勻化，也應(yīng)采取較高的淬火溫度。例如高速鋼的AC1點(diǎn)為820840，淬火加熱溫度高達(dá)1280?？紤]選用淬火介質(zhì)和冷卻方式時(shí)，在選用冷卻速度較低的淬火介質(zhì)和淬火方法的情況下，為了增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，防止由于冷卻速度較低而使工件在淬火時(shí)發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變，常取稍高的淬火加熱溫度。汽車用緩沖彈簧材料55Si2Mn為亞共析鋼，淬火加熱溫度為860，回火溫度為420。4.3.2淬火加熱時(shí)間確實(shí)定原那么淬火保溫時(shí)間是指工件裝爐后，從爐溫上升到淬火溫度時(shí)起算，直到出爐為止所需的時(shí)間。淬火加熱時(shí)間應(yīng)包括工件整個(gè)截面加熱到預(yù)定淬火溫度，并使之在該溫度下完成組織轉(zhuǎn)變

20、、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需的時(shí)間。因此，淬火加熱時(shí)間包括升溫和保溫兩段時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)中，只有大型工件或裝爐量很多情況下，才把升溫時(shí)間和保溫時(shí)間分別進(jìn)行考慮。一般情況下把升溫和保溫兩段時(shí)間通稱為淬火加熱時(shí)間。當(dāng)把升溫時(shí)間和保溫時(shí)間分別考慮時(shí)，由于淬火溫度高于相變溫度，所以升溫時(shí)間包括相變重結(jié)晶時(shí)間。保溫時(shí)間實(shí)際上只要考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需時(shí)間即可。在此處保溫時(shí)間為90min。4.4淬火介質(zhì)及冷卻方式的選擇與確定淬火介質(zhì)的選擇，首先應(yīng)按工件所用的材料及其淬透層深度的要求，根據(jù)該種材料的端淬曲線，通過(guò)一定的圖表來(lái)進(jìn)行選擇。淬火介質(zhì)的選擇原那么為：1含碳量：含碳量低的鋼，因有可

21、能析出鐵素鐵，且它的過(guò)冷奧氏體最易發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的溫度較高，馬氏體起點(diǎn)也較高，為了使這類鋼制的工件充分淬硬，所用的淬火介質(zhì)應(yīng)當(dāng)有較短的蒸汽膜階段。2淬透性：先從最低冷速曲線看，淬透性差的鋼，要求的冷卻速度快；淬透性好的鋼，要求的冷卻速度那么慢些。同時(shí)，因隨著淬透性的提高，鋼的“C曲線會(huì)向右下方移動(dòng)，所以對(duì)淬透性差的鋼，要求介質(zhì)出現(xiàn)最高冷卻速度的溫度高些；而對(duì)淬透性好的鋼，要求介質(zhì)出現(xiàn)最高冷卻速度的溫度低些。有些淬透性好的鋼，過(guò)冷奧氏體也容易發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。要避開貝氏體轉(zhuǎn)變，也要求有足夠快的低溫冷卻速度。在從允許的最高冷卻速度值上看：淬透性低的鋼允許的冷速較高，而淬透性高的鋼允許的冷速較低。3有

22、效厚度：厚大的工件允許的冷速高，薄小的工件允許的冷速低。4形狀復(fù)雜程度：形狀復(fù)雜的工件，尤其是有內(nèi)孔或較深凹面的工件，為減小淬火變形或需要把內(nèi)孔粹硬時(shí)，應(yīng)中選蒸汽膜階段較短的淬火介質(zhì)。5變形大小：工件要求的變形小，淬火冷卻應(yīng)當(dāng)有窄的冷卻速度帶，而允許的變形較大時(shí)，可以有寬的冷卻速度帶。允許冷卻速度帶寬的，可以采用一般能到達(dá)淬火硬度要求的介質(zhì)。再能縮短工件冷卻速度帶的方法中，最簡(jiǎn)單和有效的是做等溫或分級(jí)淬火。對(duì)于淬火油，低溫區(qū)冷速越低，最高冷速越大，那么該種油試用的鋼種和工件就越多。55Si2Mn汽車用緩沖彈簧材料選用的是淬火油作為淬火介質(zhì)。4.5工藝過(guò)程 工藝：將55Si2Mn 鋼帶加熱至85

23、0進(jìn)行奧氏體化處理，保溫時(shí)間80min；然后在55Si2Mn 鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行等溫淬火，淬火溫度210，保溫時(shí)間90min；將經(jīng)處理后的55Si2Mn鋼在400的配分溫度下等溫配分熱處理60min；將得到的鋼件淬火至室溫；將55Si2Mn鋼帶通過(guò)冷拔彈簧鋼絲方式冷卷成形【7】。工藝：將55Si2Mn鋼帶加熱至860，進(jìn)行奧氏體化處理，保溫時(shí)間90min；然后在55Si2Mn鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行等溫淬火，淬火溫度220，保溫時(shí)間150min；將經(jīng)處理后的55Si2Mn鋼在420的配分溫度下等溫配分處理70min；得到的鋼件淬火至室溫；將55Si2Mn 鋼帶通過(guò)冷拔彈簧鋼絲方式

24、冷卷成形。具體工藝曲線見圖1。圖1 熱處理工藝曲線Fig.1 Heat treatment process curves 55Si2Mn合金鋼中硅和錳提高彈性強(qiáng)度和屈強(qiáng)比，提高淬透性，抗回火穩(wěn)定性，過(guò)熱敏感性也較小，但脫碳傾向較大，尤其是硅與碳含量較高時(shí)，碳易于石墨化，使鋼變脆。傳統(tǒng)的熱處理工藝不能兼顧高強(qiáng)度與良好塑性韌性的要求。假設(shè)回火溫度較低，那么塑性較差，易發(fā)生低應(yīng)力脆斷；升高回火溫度可改善塑性，但強(qiáng)度大幅下降。因此，傳統(tǒng)的熱處理制度雖然可以保證該類合金能夠滿足普通使用環(huán)境的服役條件，但塑性、韌性欠佳、氫脆與應(yīng)力腐蝕敏感性大等缺點(diǎn)，限制了該類合金鋼強(qiáng)韌性潛力的發(fā)揮。尤其是近年來(lái)汽車輕量化

25、和高性能化的快速開展，迫切要求提高彈簧鋼的設(shè)計(jì)應(yīng)力?，F(xiàn)有的55Si2Mn合金彈簧通常在冷拔彈簧鋼絲方式冷卷成型后還要再進(jìn)行低溫回火處理，以消除應(yīng)力【8】。五 性能檢測(cè)方法及分析 飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的零件和部件，以及其它機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)的零件和構(gòu)件，都是由材料制成的。在零件的生產(chǎn)過(guò)程中，要求材料具有優(yōu)良的綜合性能，來(lái)滿足人類生產(chǎn)的需要。因此，要制造出合格的產(chǎn)品，必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。5.1力學(xué)性能的檢驗(yàn)材料的力學(xué)性能是指材料在不同壞境下，承受各種外加載荷拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、交變應(yīng)力等時(shí)所表現(xiàn)出的力學(xué)特性，通常是指材料的彈性、塑性和強(qiáng)度。硬度檢測(cè)金屬材料抵抗硬的物體壓陷外表的能力，稱為硬度。硬度值

26、的大小不僅取決于材料的成分和顯微組織，而且還取決于測(cè)量方法和條件。由于硬度測(cè)量簡(jiǎn)便，造成的外表?yè)p傷小，可直接在零件上測(cè)定，而且硬度與其它力學(xué)性能之間存在一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，因而硬度作為材料、半成品和零件的質(zhì)量檢測(cè)方法，在機(jī)械制造、航空航天等現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。洛氏硬度試驗(yàn)采用了3種壓頭，6種試驗(yàn)力【9,10】，根據(jù)金屬材料材質(zhì)、硬度范圍及尺寸的不同，共有15個(gè)標(biāo)尺可供選擇，可以測(cè)試從很軟到很硬幾乎全部常見的金屬材料，應(yīng)用范圍十分廣闊。洛氏硬度計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，成為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，是確定合理加工工藝的主要手段?？蓽y(cè)試各種黑色和有色金屬，測(cè)試淬火鋼、回火鋼、退火鋼、外表硬化鋼、各種厚度

27、的板材、硬質(zhì)合金材料、粉末冶金材料、熱噴涂層的硬度。洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，測(cè)量迅速，可在指示表上直接讀取硬度值，工作效率高，成為最常用的硬度試驗(yàn)方法之一。由于試驗(yàn)力較小，壓痕也小，特別是外表洛氏硬度試驗(yàn)的壓痕更小，對(duì)大多數(shù)工件的使用無(wú)影響，可直接測(cè)試成品工件。因此， 此儀器非常適于在工廠使用，適于對(duì)成批加工的成品或半成品工件進(jìn)行逐件檢測(cè)，該試驗(yàn)方法對(duì)測(cè)量操作的要求不高，非專業(yè)人員容易掌握。汽車用緩沖彈簧材料用洛氏硬度檢測(cè)，其硬度值要求為40-47HRC。強(qiáng)度及塑性檢測(cè)彈簧鋼在熱處理前后的強(qiáng)度和塑性通常在拉伸試驗(yàn)機(jī)上通過(guò)單軸靜拉伸試驗(yàn)測(cè)得，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可測(cè)定其抗拉強(qiáng)度b、屈服強(qiáng)度s或0.2、延伸率和

28、斷面收縮率等力學(xué)性能指標(biāo)。其中，b,和s可分別用來(lái)評(píng)價(jià)彈簧材料抵抗破壞和塑性變形的能力；和那么可用來(lái)評(píng)價(jià)其塑形的大小。沖擊韌性檢測(cè)彈簧鋼在熱處理前后的韌性一般通過(guò)在沖擊試驗(yàn)機(jī)上做沖擊試驗(yàn)的方法進(jìn)行檢測(cè)，即測(cè)定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功k，單位為焦耳J。而用試樣缺口處的截面積F去除k ，可得到材料的沖擊韌度沖擊值指標(biāo)，即 k= k/F，其單位為kJ/m2或J/cm2。因此，沖擊韌度k表示材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。k值的大小表示材料的韌性好壞。一般把 k值低的材料稱為脆性材料，k值高的材料稱為韌性材料。5.2 成分、組織及微觀形貌檢驗(yàn) 彈簧在生產(chǎn)的過(guò)程中，主要涉及對(duì)其化學(xué)成分

29、及雜質(zhì)元素含量、微觀 組織特征、斷口形貌等成分組織特征的檢測(cè)，可采用的檢測(cè)儀器包括體視顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、XRD衍射儀、透射電子顯微鏡、EDS能譜儀等。55Si2Mn彈簧鋼，其化學(xué)成份分析結(jié)果應(yīng)與GB1222-84標(biāo)準(zhǔn)比擬?！?1】淬火加中文回火后的組織為回火屈氏體，即鐵素體與粒狀滲碳體組成的極細(xì)混合物。5.3 淬火常見缺陷及防止措施 淬火時(shí)常見缺陷及防止措施見表3。表3 淬火時(shí)常見缺陷及防止措施常見缺陷防止措施脫碳(降低使用壽命)1、采用鹽浴爐或拄制氣氛加熱爐加熱。2、采用快速加熱工藝。 淬火后硬度缺乏,非馬氏體數(shù)量較多,心部出現(xiàn)鐵素體(產(chǎn)生和殘存變形,降低使用壽命)1、選用淬透性較好的材料。2、改善淬火冷卻劑的冷卻能力。3、彈簧進(jìn)入冷卻劑的溫度應(yīng)控制在Ar3以上。4、適當(dāng)提高淬火加熱溫度。過(guò)熱(脆性增加1、嚴(yán)格控制成型及淬火加熱溫度。2、加強(qiáng)淬火時(shí)的金相檢驗(yàn)。 開裂(脆性增加,嚴(yán)重降低使