彈簧的分類(lèi)性能要求失效形式應(yīng)用常見(jiàn)彈簧鋼彈性合金(編輯修改稿)
2025-05-04 21:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要添加元素。但鉻能引起回火脆性，回火后均需快冷，以避免回火脆性的產(chǎn)生。鎳(Ni)是我國(guó)資源較少的元素，一般彈簧鋼中很少使用，它是奧氏體不銹鋼中的主要成分之一。鎳主要用于形成穩(wěn)定奧氏體組織，鉻鎳奧氏體的組織穩(wěn)定，高溫下長(zhǎng)期使用也不會(huì)脆化。釩(V)是強(qiáng)碳化物元素，和碳能結(jié)合成熔點(diǎn)很高的碳化釩，合金彈簧鋼中加入少量的釩，則細(xì)化晶粒的作用就已十分明顯，如50CrVA的(V)僅為0．1％—0．2％。彈簧鋼中加入了釩細(xì)化了晶粒、降低了過(guò)熱敏感性、提高了鋼的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。鎢(w)主要作用是提高鋼的淬透性耐熱性能，使彈簧在較高溫度下仍能保持高的強(qiáng)度和彈性，鎢還能細(xì)化晶粒，如常用的彈簧材料65Si2MnWA，其淬透性、耐熱性能都優(yōu)于50CrVA。硼(B)能大大提高彈簧淬透性，加入極微量的硼(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為十萬(wàn)分之幾)，作用就極為明顯。在硅錳彈簧鋼的基礎(chǔ)上加入微量的硼以后淬透性明顯提高，在某些耐高溫的合金彈簧材料中加入硼，能增加材料的持久強(qiáng)度。鋁(A1)、鈦(Ti)、鈮(Nb)主要添加在彈簧用不銹鋼或其他特殊用途的彈簧材料中，主要目的是提高材料的耐腐蝕性能或與鎳、鉬等組成沉淀硬化相，起到沉淀強(qiáng)化作用。鈷(Co)是恒彈性材料，鈷在3J23J32中作為主要添加元素，能使彈簧材料獲得高的彈性極限，并且彈性模量溫度系數(shù)也很小。但鉆是貴重合金元素，除非必要，一般不輕易使用。銅(Cu)常作為銅合金中的基體元素，與其他添加的元素組成銅合金彈性材料。如與錫(Sn)、磷(P)、組成錫磷青銅，與硅、錳組成硅青銅，與鋁組成鋁青銅，與鈹(Be)組成鈹青銅等。以銅鎳為主的蒙乃爾彈性合金有很好的耐腐蝕性能。鈹(Be)主要是加人銅中組成鈹青銅。鈹青銅有優(yōu)良的彈性性能。但鈹有毒，且價(jià)格也很貴。上述各種合金元素可以單獨(dú)添加，也可以幾種元素一起添加，幾種元素一起添加所起的作用要遠(yuǎn)大于每種元素單獨(dú)添加所起作用的疊加，所以現(xiàn)在新研制的彈簧鋼，在合金元素方面，都傾向于采用少量多元的辦法。鋼中除了以上這些有益元素外，還不可避免地存在一些有害的雜質(zhì)。如硫(S)、磷(P)等。這些雜質(zhì)會(huì)降低鋼的塑性和韌性，增加脆性，形成的夾雜物嚴(yán)重地降低彈簧的壽命，所以要求這兩種有害元素在鋼中的含量越少越好。彈簧的失效形式不同材料的彈簧在工作過(guò)程中都會(huì)因其特性而對(duì)工作條件有所要求，由于彈簧的工作條件，其主要失效形式有以下幾種。 ?、偎苄宰冃巍Ｍ廨d荷產(chǎn)生的應(yīng)力大于材料的屈服強(qiáng)度。掉后，彈簧不能恢復(fù)到原來(lái)的尺寸和形狀。 ?、诳焖俅嘈詳嗔?。某些彈簧存在材料缺陷（如粗大夾雜物，過(guò)多脆性相）、加工缺陷（如折疊、劃痕）、熱處理缺陷（淬火溫度過(guò)高導(dǎo)致晶粒粗大，回火溫度不足使材料韌性不夠）等，當(dāng)受到過(guò)大的沖擊載荷時(shí)，發(fā)生突然脆性斷裂?！ 、燮跀嗔选Ｔ诮蛔儜?yīng)力作用下，彈簧表面缺陷（裂紋疲勞源，裂紋擴(kuò)展后造成斷裂失效。折疊、到痕、夾雜物）處產(chǎn)生 ?、茉诟g性介質(zhì)中使用的彈簧易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂失效；在高溫下使用的彈簧配件易出現(xiàn)蠕變和應(yīng)力松弛，產(chǎn)生永久變形。材料應(yīng)用大多數(shù)材料都有不同程度的彈性，如果將其彎曲，便會(huì)以很大的力量恢復(fù)其原形。在人類(lèi)歷史上，一定很早就注意到樹(shù)苗和幼樹(shù)的樹(shù)枝有很大的撓性，因?yàn)樵S多原始文化利用這一特性，在特制的門(mén)后或籠子后楔上一根棍，或者用活結(jié)套在一根桿上向下拉；一旦松開(kāi)張力，這根棍或桿就會(huì)往回彈。他們就用這種辦法來(lái)捕捉飛禽走獸。實(shí)際上，弓就是按這種方式利用幼樹(shù)彈性的彈簧；先向后拉弓，然后撒手，讓其回彈。中世紀(jì)時(shí)，這種想法開(kāi)始出現(xiàn)在機(jī)械上，如紡織機(jī)、車(chē)床、鉆機(jī)、磨面機(jī)和鋸。操作者用手或腳踏板給出下壓沖程，將工作機(jī)械往下拉，這時(shí)用繩索固定在機(jī)械上的一根桿彈回，產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。彈性材料的抗扭性不亞于它的抗撓性。希臘帝國(guó)時(shí)期 （大概是公元前4世紀(jì)）發(fā)明了用搓成的腱繩或毛繩拉緊的扭簧，用以代替簡(jiǎn)單的彈簧來(lái)加強(qiáng)石弩和拋石機(jī)的威力。這時(shí)人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，金屬比木頭、角質(zhì)或任何這類(lèi)有機(jī)物質(zhì)的彈性更大。菲洛 （其寫(xiě)作年代約為公元前200年）把它作為一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行介紹。他估計(jì)讀者是難以置信的。凱爾特人和西班牙人的劍的彈性，引起了他的亞歷山大城的前輩的注意。為了弄清楚劍為什么有彈性，他們進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)。結(jié)果他的師傅克特西比發(fā)明了拋石機(jī)，拋石機(jī)的彈簧是用彎曲的青銅板作成的——實(shí)際上是最早的片簧；菲洛本人又進(jìn)一步改進(jìn)了這些拋石機(jī)。富有創(chuàng)造性的克特
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