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1、高强度高韧性不锈钢弹簧钢丝的发展[=/-5-;综述7～,口2.-高强度高韧性不锈钢弹簧钢丝的发展天津冶金局材料研究所荣启光杨照/李允文撇……一度,…～…弹簧钢丝的基本性能指标,表面质量及处理工艺,以及不锈钢弹簧在制造过程中应注意的事项,进行了全面的综合阐述.为国内不锈钢丝尽快取代进口产品,指出了努力的方向.ⅱ叙词三塑坚兰兰塑兰1前言不锈钢弹簧,具有耐腐蚀,抗氧化等优点.广泛地应用于电子电器,食品工业,化学工业,纺织机械和汽车制造等性能要求严格的行业中.目前,国内生产的不锈钢弹簧钢丝在机械性能,表面质量等诸多方面不能满足优质弹簧的要求,致使相当部份的
2、不锈钢弹簧钢丝依赖进口.本文就近几年来,对不锈钢弹簧钢丝的研究和生产工艺的要点作了简要的阐述,希望能进一步推动不锈钢弹簧钢丝的国产化.2不锈钢弹簧钢丝的基本性能2.1材料的选择在选择不锈钢弹簧的材料时,要根据弹簧的具体要求,考虑其耐腐蚀性,抗拉强度,抗松弛力,疲劳强度,最高工作温度以及磁性等因素.图1可以作为加工弹簧选择不锈钢种类的参考.对于敏感的仪器和设备上使用的弹簧,不允许带磁性;应采用具有奥氏体稳定性的316,316,-0890钢.但是,316,316钢经冷拔加工后,具有很高的还原强度;因而,也会带有轻微的磁性.2.2化学成份对8—8型钢强度的影响
3、众所周知,几乎所有经退火处弋妫.理的18—8型钢,都具有完全的奥氏体结构在拔过程中,奥氏体结构将部份地转变为马氏体在冷加工后,18—8型钢的强度,硬度都相应地增加,即所谓的加工硬化因此,这类钢材适用于制造弹簧.不锈钢的加工硬化与其化学'戈份有关,通常合金元素含量少的材料主要是)比舍金元素含量高的材料的加工硬化率高.图2表明三种不同成份的不锈钢中马氏体量1耐腐蚀性(2.)2抗拉强度(未经回火处理3抗拉强度(经回火处理)4抗松弛力(20.)5疲劳强度图1各种不锈钢丝的加工硬化表1不锈钢弹簧钢丝的性能(丝径2.0'1)抗拉强度屈服强度弹性模量抗剪强度剪切模量6
4、"()咖.(/)(/)"(/)(/)30418416516800147∞0316151516000816700631儿1781571720977500310148216000826600壁彩))马氏体含量与变形量的关系抗拉强度与变形量的关系图2几种不锈钢的加工硬化回^丑虚'.】圈3低温回火时的机械性能2若毫对图4应力——循环次数和抗拉强度随变形量(还原)的变化.抗剪弹性模量(刚性模量),就成为非常重要啊考可见,马氏体的形成,使材科的抗拉强度增虑因素.弹簧材斟的剪切应力越大,弹簧力越强;加.抗剪弹性模量越高,对一给定的压缩量,则弹簧力2.3不锈钢弹簧钢丝的
5、抗拉强度和屈服强度越高.图5中表示了在回火过程中,弹簧的弹性模目前,不锈钢弹簧钢丝的机械性能,趋向在较量和剪切模量的变化.高的强度下仍保持良好的韧性(2.4疲劳强度).可见,弹性模量和剪切模量的变化规律,与抗表,给出了日本精丝株式会社发表的性能指标.拉强度和屈服强度有相近之处;即随着回火温度不锈钢弹簧钢丝的抗拉强度和屈服强度随回火温(时间)的升高,弹性模量和剪切模量增大,当温度度变化的规律,如图3所示.超过某一范围,它们则开始降低.可见,随回火温度的提高,抗拉强度和屈服强3国外不锈钢弹簧钢丝的特殊处理度在较低温时,有上升趋势.在回火温度超过一定3.1表面
6、处理值时,又大幅度降低.不锈钢弹簧钢丝的表面,分为无保护膜,抛2.4疲劳强度光,树脂保护膜(),镀镍.又可分为干式拉丝和大多数弹簧都要经过多次加载循环,故弹簧湿式拉丝.钢丝的疲劳强度是极其重要的.减少钢丝中夹杂其中,抛光后的钢丝具有光洁的表面,很容易物的含量.及采用炉外精炼的方法,可以将疲劳强达到弹簧钢丝规定的标准.这不仅是为了外表美度提高到某一极限.观,而且是为了使其具有良好的耐腐蚀性和满足图4给出了瑞典公司三种钢材的应力卫生条件.——循环次数图.这三种钢材基本上与302相()涂层是一种新的表面处理工艺;同,只是添加少量的合金元素或改善加工的方它是一种
7、润滑剂,主要成份是无机盐,具有在潮湿法.但是,疲劳强度却有较大的变化.环境中不易分解的性质,其中只含有极少量的氯2.5高温性能化物成份(大约0.1%).要说明弹簧材料的最高工作温度,有时是较大量使用具有涂层的弹簧钢丝,有外为困难的.因为,不同的弹簧其要求不同,尤其是处:强度要求.产量高,工艺简单,能满足严格的检测和弹性表2给出了不同牌号的不锈钢弹簧的工作温极限要求;度.同时,图3和图5表明了超过某一温度范围,减少了卷绕中的擦伤,提高了抗疲劳裂纹的弹簧的机械性能将迅速降低.强度;2.6弹性模量和剪切模量减少了与卷绕工具的磨损,以及生产中的监对于螺旋弹簧的材
8、料,一般处于剪切应力之测.中.因此,在选用弹簧时,弹簧钢丝的剪切强度和3.2钢丝
