(1)彈簧鋼生產工藝的發展 為了提高彈簧鋼的質量,工業發達國家已普通采用爐外精煉技術、連鑄工藝、新型軋制和在線自動檢測及控制設備等。
為了保證鋼的化學成分,降低氣體和各種非金屬加夾物的含量,采用大容量電爐或轉爐熔煉,采用爐外鋼包精煉,使氧含量(質量分數)降至(0、0021~0、0010)%,生產出超純淨鋼,從而大大提高了彈簧的設計和工作應力。
連鑄生產工藝在彈簧鋼生產中已被廣泛采用壓縮彈簧。連鑄可通過電磁攪拌、低溫鑄造等技術減小鋼的偏析,減小二次氧化,改善表面脫碳,使組織和性能穩定、均勻。
采用分列式全連續軋機,可提高尺寸精度,表面質量,同時也可使鋼材沿長度顯微組織均勻。在軋制過程中為了保證產品的表面質量采用在線自動檢測和控制。為了適合變截面彈簧扁鋼生產而開發了奧氏體軋制成形新工藝,即先將鋼加熱到奧氏體區再急冷至亞穩奧氏體區進行塑性加工並淬火處理。這種工藝可使鋼在不降低塑性的同時提高強度。此外還有通過軋後在線熱處理和表面硬化處理來提高彈簧鋼的性能等。
(2)合金鋼的發展 合金元素的主要作用是提高力學性能,改善工藝性能及賦予某種特殊性能。氣門彈簧和懸架彈簧已廣泛應用SiCr鋼。Si是抗應力松弛最好的合金元素,在SiCr鋼中添加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼,可以提高疲勞壽命和抗松弛性能。同時SiCr拉拔鋼絲,其在高溫下工作時的抗松弛性能,比琴鋼絲和重要用途碳素彈簧鋼絲要好。隨著發動機高速小型化,抗顫振性能好、質量輕、彈性模量小的Ti合金得到了較為廣泛的應用,其強度可達2000 MPa。
(3)低碳奧氏體鋼的發展 低碳奧氏體鋼38SiMnB是我國自主研發的一種新型的高性能彈簧鋼,在此基礎上開發的38SiMnVBE更具優越性,具有高強韌性、高淬透性、高應用性和高性能比。在進行超細晶粒控制軋制後,其抗拉強度 =(2030~2140)MPa,屈服強度 =(900~2010)MPa,伸長率 =(12~15)%,面縮率 =(48~55)%。為少片變截面板彈簧提供了高性能的材料。
(4)不鏽鋼的發展 我國是生產不鏽鋼的大國,隨著不鏽鋼的生產發展壓縮彈簧,自然也開發了不少品種,目前已達50多種,,基本滿足了國內生產發展的需要,對當前開發的一些新品種作簡要說明。
1)奧氏體不鏽鋼體系的初步形成。為了消除碳元素造成的不鏽鋼晶界腐蝕疲勞,開發出低碳奧氏體不鏽鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提高其特殊性能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素。
2)含氮不鏽鋼的發展。 在不鏽鋼中以氮代碳取得了成果。在奧氏體不鏽鋼中N和C有許多共同特性。N穩定奧氏體的作用比Ni大,與C相當。N與Mn結合能取代比較貴的Ni。
在奧氏體中N也是最有效的固溶強化元素之一。N與Cr的親和力要比C與Cr的親和力小,奧氏體鋼很少見到Cr2N的析出。因此N能在不降低耐蝕性能的基礎上,提高不鏽鋼強度。
3)超強鐵素體不鏽鋼的發展。 鐵素體不鏽鋼具有良好的腐蝕性能和抗氧化性能,其抗應力腐蝕性能優於奧氏體不鏽鋼。價格比奧氏體不鏽鋼便宜。但存在可焊性差、脆性傾向比較大的缺點,生產和使用受到限制。通過降低鋼中的碳和氮的含量,添加Ti、Nb、Zr、Ta等穩定化元素,添加Cu、AI、V等焊縫金屬韌化元素三種途徑,可以改善鐵素體鋼的可焊性和脆性。
4)超級奧氏體鋼的發展。 超級奧氏體鋼指Cr、Mo、壓縮彈簧N含量顯著高於常規不鏽鋼的奧氏體鋼。其中比較著名的是含6% Mo的鋼(245S Mo)。這類鋼具有非常好的耐局部腐蝕性能,在海水、充氣、存在縫隙、低速沖刷條件下,有良好的抗點蝕性能(PI 40)和較好的抗應力腐蝕性能,是Ni基合金和鈦合金的代用材料。
5)超馬氏體不鏽鋼的發展。 傳統的馬氏體不鏽鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足夠的延展性,在冷頂鍛變形過程中對應力十分敏感,冷加工成形比較困難。加之鋼的可焊性比較差,使用范圍受到限制。為克服馬氏體鋼的上述不足,近來已找到一種有效途徑,就是通過降低鋼的C、Ti含量,增加Ni含量,開發一個新系列合金鋼——超馬氏體鋼。這類鋼抗拉強度高,延展性好,焊接性能也得到改善,因此超馬氏體鋼又稱為軟馬氏體鋼或可焊接馬氏體鋼。
留言列表