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彈簧鋼高強度化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
作者：admin 發(fā)布于：2023-7-27 7:40 Thursday
彈簧鋼向高強度發(fā)展是當(dāng)前彈簧鋼生產(chǎn)和應(yīng)用中表現(xiàn)出來的趨勢。在日本，汽車、摩托車所用彈簧占彈簧鋼生產(chǎn)總量的64.9%，從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，要求汽車、摩托車減重，而減輕彈簧重量是這兩個行業(yè)減重的一個重要方面，由此提出了開發(fā)新型高強度彈簧鋼的要求。國內(nèi)外近年來開展了大量的研究工作，以期進(jìn)一步提高彈簧鋼的強度水平和使用壽命。
高強度彈簧鋼的現(xiàn)狀
汽車、摩托車用彈簧鋼可分懸架用彈簧鋼和氣門彈簧用彈簧鋼。
1. 懸架彈簧鋼
懸架用的彈簧可分為螺旋彈簧、鋼板彈簧和扭桿彈簧。由于減小汽車、摩托車自身質(zhì)量的要求，使得懸架各類彈簧的設(shè)計應(yīng)力大幅度提高，尤其是變截面板簧的發(fā)展，不僅要求板簧在高應(yīng)力下具有高的疲勞壽命，同時也要求板簧工作可靠并具有高的淬透性。目前彈簧鋼的主要系列為Si－Mn系、Cr－Mn系、Cr－V系和Si－Cr系。Si－Mn系彈簧鋼是用量最大的彈簧鋼，以牌號60Si2Mn用量最大，在熱軋彈簧鋼中占總量的30%左右。對于淬透性要求較高的鋼種，有的采用55SiVB鋼，如EQ140汽車板簧等，但近年來由于其價格和交貨硬度偏高，用量在下降。而大截面板簧和變截面板簧，多采用Cr－Mn鋼和Cr－V鋼系，對于厚度較大的變截面板簧則采用60CrMnB鋼制造，如東風(fēng)EQ153汽車變截面板簧就是用該鋼制造的。
懸架彈簧經(jīng)冷、熱成形后，均需熱處理。通常根據(jù)彈簧截面的大小選擇淬透性合適的鋼種，一般認(rèn)為截面的中心應(yīng)能達(dá)到80%的馬氏體，彈簧才會具有較高的疲勞性能和沖擊韌度，因此，淬透性是彈簧鋼的重要指標(biāo)。淬透性的高低決定了該類彈簧鋼所能夠制成的板簧的最大厚度。
在轎車上的螺旋懸架應(yīng)用較多的是Si－Cr系彈簧鋼(如美國SAE9254)。這類鋼的抗回火穩(wěn)定性好，松弛抗力高，疲勞壽命較理想，但在一些微型車上，懸架螺簧也常用60Si2Mn或50CrVA鋼。
扭桿彈簧結(jié)構(gòu)簡單，有利于車輛整體布置，在一些轎車和輕型車上應(yīng)用，也有在重型軍用車上應(yīng)用的，如法國貝利埃軍用車上的扭桿彈簧就用45SCD6、45MB5等。大截面高應(yīng)力下則選用35NCD16、在CA6440和CA1020F上曾選用45CrNiMoVA鋼作扭桿彈簧，后來已被價格更低的鋼種替代。
懸架彈簧都要經(jīng)過淬火和回火，熱處理后的硬度是彈簧使用時的強度表征，也可通過硬度值估算彈簧鋼的彈性極限和疲勞強度。淬火和回火硬度在500HBS以下時，硬度和疲勞強度呈線性關(guān)系，但硬度高時，會使彈簧鋼的缺口敏感性增強，剛度和塑性下降。鋼中的夾雜物和表面的缺陷都會成為疲勞裂紋源增加早期失效的危險。通常板簧的硬度在363～457HBS，螺旋懸架彈簧硬度在427～514HBS，扭桿懸架彈簧硬度在401～495HBS之間變動。
疲勞是懸架彈簧的重要特征，目前的幾個系列，如Si－Mn系、Cr－Mn系及Cr－Mn－B系等，在強度級別相同、組織均為細(xì)密的回火托氏體的情況下，其不銹鋼碳素鋼復(fù)合管的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能并無明顯差異，但制成懸架彈簧之后，由于受冶煉條件、彈簧制造工藝、表面質(zhì)量及附加強化工藝的影響，作為懸架彈簧的疲勞壽命可能會表現(xiàn)出明顯差異。
2.氣門彈簧鋼
氣門彈簧工作時承受高頻交變負(fù)荷，一般發(fā)動機轉(zhuǎn)速可達(dá)2000～5000r/min，氣門彈簧的平均剪應(yīng)力在500～800MPa，高則達(dá)到900～1000MPa，要求氣門彈簧具有高的疲勞極限。另一方面氣門彈簧在150～200℃的潤滑油環(huán)境下工作，因此希望具有一定的耐熱性，并希望對發(fā)動機排出氣體具有良好的抗腐蝕性能。
目前，氣門彈簧用材料大部分為油淬鋼絲。油淬鋼絲的性能均勻性好，硬度和強度范圍較為一致，在冷卷成形后，只需進(jìn)行消除應(yīng)力回火。目前，這類鋼絲已列入世界各國標(biāo)準(zhǔn)。另一類是退火狀態(tài)供應(yīng)的彈簧鋼絲，這種彈簧鋼絲要經(jīng)繞簧、淬火和回火以達(dá)到所需的性能，然后進(jìn)行噴丸強化處理。目前，氣門彈簧鋼絲的牌號為Si－Mn系、Cr－V系、Si－Cr系，以60Si2Mn、50CrV、55SiCr等鋼種為多。
彈簧鋼的高強度化和發(fā)展趨勢
當(dāng)今彈簧鋼的發(fā)展趨勢是向經(jīng)濟(jì)性和高性能化方向發(fā)展。國外現(xiàn)有彈簧鋼牌號比較齊全，力學(xué)性能、淬透性和疲勞性能等基本上可以滿足目前的生產(chǎn)和使用要求。一方面是充分發(fā)揮現(xiàn)有彈簧鋼的潛力，如改進(jìn)生產(chǎn)工藝、采用新技術(shù)對成分進(jìn)行某些調(diào)整等，進(jìn)一步提高其性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，如針對發(fā)動機用高性能氣門彈簧而提出的超純凈彈簧網(wǎng)；另一方面是進(jìn)行新鋼種的研究開發(fā)，由于影響提高彈簧設(shè)計應(yīng)力的兩個最主要因素是抗疲勞和抗彈性減退，因而這兩個因素成為當(dāng)今彈簧鋼鋼種研究開發(fā)的主題。如日本近年來開發(fā)出UHS1900、UHS2000、ND120S等耐腐蝕疲勞的高強度彈簧鋼和SRS60、ND250S等彈減抗力優(yōu)良的高強度彈簧鋼，附表是近年來日本研究開發(fā)的幾種高強度彈簧鋼，值得注意的是，高強度彈簧鋼新鋼種的開發(fā)，必須在提高鋼的力學(xué)性能和應(yīng)用性能的同時兼顧其經(jīng)濟(jì)性，才能被廣大用戶所接受。
我國常用不銹鋼碳素鋼復(fù)合管牌號為Si－Mn系，如55SiMnVB、55Si2Mn、60Si2Mn以及近年發(fā)展起來的低碳彈簧鋼，如28MnSiB、35MnSiVB等，在我國彈簧鋼標(biāo)準(zhǔn)中也有Cr－Mn系和Cr－V系，但由于我國資源情況，其價格較貴。另外還有高強度彈簧鋼55SiMnVB鋼，該材料短缺且其價格也較貴，不利于工業(yè)批量生產(chǎn)。
中低碳彈簧鋼35MnSiB是近來研制的高強度彈簧鋼，其軋制成材率高，脫碳層易于控制，加工性能好，具有淬透性高、抗淬火開裂能力強、強韌性匹配好、沖擊韌度和斷裂韌性高、松弛抗力適中等優(yōu)點，而且所制板簧還有自由偏頻低、平順性好的特點。同時，這類鋼由于碳含量下降，合金元素簡單，可用頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，并且實現(xiàn)連鑄連軋，可以預(yù)測此類彈簧鋼應(yīng)用前景廣泛。對于松弛抗力較高的彈簧可進(jìn)一步提高中低碳彈簧鋼的碳含量，也可用強烈的碳化物形成元素補充合金化，而35MnSiVB鋼既有高淬透性，又有良好綜合力學(xué)性能，同時軋制工藝性能好，是一種新的有發(fā)展前途的板彈簧用鋼。
彈簧鋼高強度化的研究進(jìn)展
傳統(tǒng)彈簧鋼的強度水平難以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求，眾所周知，彈簧鋼力學(xué)性能在材料質(zhì)量保證的前提下取決于熱處理工藝，而熱處理工藝也應(yīng)根據(jù)所用材料來決定，彈簧鋼高強度化的一個重要途徑是充分發(fā)揮合金元素的作用，達(dá)到最佳合金化效果。
1. 熱處理
彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限，一般在淬火＋中溫回火的狀態(tài)下使用，以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術(shù)對彈簧內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。因此，如何進(jìn)一步提高彈簧疲勞壽命，需進(jìn)一步研究，尤其是化學(xué)表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進(jìn)一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞壽命，氣門彈簧成形后，要進(jìn)一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，然后經(jīng)噴丸強化。例如，日本將f4mm的Si－Cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進(jìn)行對比，其疲勞極限可提高240MPa。氮的滲入，不僅消除了脫碳的不良影響，而且還提高了殘余壓應(yīng)力，同時經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高，150℃時的變形量為0.2%(規(guī)定值為0.5%)，250℃的變形量為0.56%，提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性，但滲氮和液體碳氮共滲時間應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物，反而會降低其疲勞強度。
氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸，經(jīng)生產(chǎn)實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒，一種直徑為0.8mm，其顯微硬度為720HV0.2，另一種直徑0.25mm，其顯微硬度為800HV0.2，三次噴丸可達(dá)到較好的強化效果，又可使表面質(zhì)量得到改善。
2. 合金化
碳是鋼中的主要強化元素，對彈簧鋼的影響往往超過其他合金元素。根據(jù)使用要求，彈簧不銹鋼碳素鋼復(fù)合管料應(yīng)是中高碳的合金鋼。當(dāng)今世界各國普遍采用的彈簧鋼，含碳量絕大部分在0.45%～0.65%。
為了克服彈簧鋼強度提高后韌性和塑性降低的難題，也有降低碳含量的趨勢。我國對低碳馬氏體彈簧鋼進(jìn)行了深入的研究，如28MnSiB、35MnSiB等，其碳含量在0.30%左右。實踐表明，這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用，有足夠強度和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，尤其是塑性、韌性極好。日本研究開發(fā)的幾種高強度彈簧鋼，如UHS1900、VHS2000、ND120S、ND250S等，碳含量均在0.40%左右。
合金元素在彈簧鋼中的主要作用是提高力學(xué)性能、改善工藝性能及賦予某些特殊性能(如耐高溫、耐蝕)等。
很多彈簧鋼以硅為主要合金元素，它是對彈減抗力影響最大的合金元素，這主要是由于硅具有強烈的固溶強化作用；同時，硅能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大，改變回火時析出碳化物的數(shù)量、尺寸和形態(tài)，提高鋼的回火穩(wěn)定性。目前，國內(nèi)不銹鋼碳素鋼復(fù)合管牌號中wsi為1.8%～2.2%，是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中含硅最高的彈簧鋼。但硅含量如果過高，將促進(jìn)鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向，并且使冶煉困難和易形成夾雜物，因此，過高硅含量彈簧鋼的使用仍需慎重。
由于鉻能夠顯著提高鋼的淬透性，阻止Si－Cr鋼球化退火時的石墨化傾向，減少脫碳層，因此是彈簧鋼中的常用合金元素，以鉻為主要強化元素的彈簧鋼50CrV使用較廣泛。
錳是提高淬透性最有效的合金元素，它溶入鐵素體中有固溶性化作用。研究表明，wMn必須大于0.5%，以使淬火時彈簧鋼心部完全較變?yōu)轳R氏體，但當(dāng)wMn超過1.5%時，韌性明顯下降，這在選擇彈簧鋼時應(yīng)優(yōu)先考慮的。
鉬可以提高鋼的淬透性，防止回火脆性，改善疲勞性能，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中加鉬的彈簧鋼不多，加入量一般在0.4%以下。
釩是強碳化物形成元素，固態(tài)下所析出的細(xì)小彌散的MC型碳化物具有很強的沉淀強化效果。在35CrMnB鋼中加入0.11%V，可顯著提高鋼的淬透性，還發(fā)現(xiàn)釩能有效降低35SiMnB鋼的脫碳敏感性，認(rèn)為這與釩降低鋼中有效固溶碳、防止晶粒長大和阻止晶界擴(kuò)散并提高抗氧化性有關(guān)。
冶金工業(yè)和汽車、摩托車工業(yè)的緊密結(jié)合和合作，不僅會進(jìn)一步促進(jìn)彈簧鋼的高強度化，促使彈簧性能的全面提升，同時也為汽車、摩托車工業(yè)的發(fā)展、競爭能力的提高提供了材料基礎(chǔ)，因此，值得大力關(guān)注。(冶金報)
高強度彈簧鋼的現(xiàn)狀
汽車、摩托車用彈簧鋼可分懸架用彈簧鋼和氣門彈簧用彈簧鋼。
1. 懸架彈簧鋼
懸架用的彈簧可分為螺旋彈簧、鋼板彈簧和扭桿彈簧。由于減小汽車、摩托車自身質(zhì)量的要求，使得懸架各類彈簧的設(shè)計應(yīng)力大幅度提高，尤其是變截面板簧的發(fā)展，不僅要求板簧在高應(yīng)力下具有高的疲勞壽命，同時也要求板簧工作可靠并具有高的淬透性。目前彈簧鋼的主要系列為Si－Mn系、Cr－Mn系、Cr－V系和Si－Cr系。Si－Mn系彈簧鋼是用量最大的彈簧鋼，以牌號60Si2Mn用量最大，在熱軋彈簧鋼中占總量的30%左右。對于淬透性要求較高的鋼種，有的采用55SiVB鋼，如EQ140汽車板簧等，但近年來由于其價格和交貨硬度偏高，用量在下降。而大截面板簧和變截面板簧，多采用Cr－Mn鋼和Cr－V鋼系，對于厚度較大的變截面板簧則采用60CrMnB鋼制造，如東風(fēng)EQ153汽車變截面板簧就是用該鋼制造的。
懸架彈簧經(jīng)冷、熱成形后，均需熱處理。通常根據(jù)彈簧截面的大小選擇淬透性合適的鋼種，一般認(rèn)為截面的中心應(yīng)能達(dá)到80%的馬氏體，彈簧才會具有較高的疲勞性能和沖擊韌度，因此，淬透性是彈簧鋼的重要指標(biāo)。淬透性的高低決定了該類彈簧鋼所能夠制成的板簧的最大厚度。
在轎車上的螺旋懸架應(yīng)用較多的是Si－Cr系彈簧鋼(如美國SAE9254)。這類鋼的抗回火穩(wěn)定性好，松弛抗力高，疲勞壽命較理想，但在一些微型車上，懸架螺簧也常用60Si2Mn或50CrVA鋼。
扭桿彈簧結(jié)構(gòu)簡單，有利于車輛整體布置，在一些轎車和輕型車上應(yīng)用，也有在重型軍用車上應(yīng)用的，如法國貝利埃軍用車上的扭桿彈簧就用45SCD6、45MB5等。大截面高應(yīng)力下則選用35NCD16、在CA6440和CA1020F上曾選用45CrNiMoVA鋼作扭桿彈簧，后來已被價格更低的鋼種替代。
懸架彈簧都要經(jīng)過淬火和回火，熱處理后的硬度是彈簧使用時的強度表征，也可通過硬度值估算彈簧鋼的彈性極限和疲勞強度。淬火和回火硬度在500HBS以下時，硬度和疲勞強度呈線性關(guān)系，但硬度高時，會使彈簧鋼的缺口敏感性增強，剛度和塑性下降。鋼中的夾雜物和表面的缺陷都會成為疲勞裂紋源增加早期失效的危險。通常板簧的硬度在363～457HBS，螺旋懸架彈簧硬度在427～514HBS，扭桿懸架彈簧硬度在401～495HBS之間變動。
疲勞是懸架彈簧的重要特征，目前的幾個系列，如Si－Mn系、Cr－Mn系及Cr－Mn－B系等，在強度級別相同、組織均為細(xì)密的回火托氏體的情況下，其不銹鋼碳素鋼復(fù)合管的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能并無明顯差異，但制成懸架彈簧之后，由于受冶煉條件、彈簧制造工藝、表面質(zhì)量及附加強化工藝的影響，作為懸架彈簧的疲勞壽命可能會表現(xiàn)出明顯差異。
2.氣門彈簧鋼
氣門彈簧工作時承受高頻交變負(fù)荷，一般發(fā)動機轉(zhuǎn)速可達(dá)2000～5000r/min，氣門彈簧的平均剪應(yīng)力在500～800MPa，高則達(dá)到900～1000MPa，要求氣門彈簧具有高的疲勞極限。另一方面氣門彈簧在150～200℃的潤滑油環(huán)境下工作，因此希望具有一定的耐熱性，并希望對發(fā)動機排出氣體具有良好的抗腐蝕性能。
目前，氣門彈簧用材料大部分為油淬鋼絲。油淬鋼絲的性能均勻性好，硬度和強度范圍較為一致，在冷卷成形后，只需進(jìn)行消除應(yīng)力回火。目前，這類鋼絲已列入世界各國標(biāo)準(zhǔn)。另一類是退火狀態(tài)供應(yīng)的彈簧鋼絲，這種彈簧鋼絲要經(jīng)繞簧、淬火和回火以達(dá)到所需的性能，然后進(jìn)行噴丸強化處理。目前，氣門彈簧鋼絲的牌號為Si－Mn系、Cr－V系、Si－Cr系，以60Si2Mn、50CrV、55SiCr等鋼種為多。
彈簧鋼的高強度化和發(fā)展趨勢
當(dāng)今彈簧鋼的發(fā)展趨勢是向經(jīng)濟(jì)性和高性能化方向發(fā)展。國外現(xiàn)有彈簧鋼牌號比較齊全，力學(xué)性能、淬透性和疲勞性能等基本上可以滿足目前的生產(chǎn)和使用要求。一方面是充分發(fā)揮現(xiàn)有彈簧鋼的潛力，如改進(jìn)生產(chǎn)工藝、采用新技術(shù)對成分進(jìn)行某些調(diào)整等，進(jìn)一步提高其性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，如針對發(fā)動機用高性能氣門彈簧而提出的超純凈彈簧網(wǎng)；另一方面是進(jìn)行新鋼種的研究開發(fā)，由于影響提高彈簧設(shè)計應(yīng)力的兩個最主要因素是抗疲勞和抗彈性減退，因而這兩個因素成為當(dāng)今彈簧鋼鋼種研究開發(fā)的主題。如日本近年來開發(fā)出UHS1900、UHS2000、ND120S等耐腐蝕疲勞的高強度彈簧鋼和SRS60、ND250S等彈減抗力優(yōu)良的高強度彈簧鋼，附表是近年來日本研究開發(fā)的幾種高強度彈簧鋼，值得注意的是，高強度彈簧鋼新鋼種的開發(fā)，必須在提高鋼的力學(xué)性能和應(yīng)用性能的同時兼顧其經(jīng)濟(jì)性，才能被廣大用戶所接受。
我國常用不銹鋼碳素鋼復(fù)合管牌號為Si－Mn系，如55SiMnVB、55Si2Mn、60Si2Mn以及近年發(fā)展起來的低碳彈簧鋼，如28MnSiB、35MnSiVB等，在我國彈簧鋼標(biāo)準(zhǔn)中也有Cr－Mn系和Cr－V系，但由于我國資源情況，其價格較貴。另外還有高強度彈簧鋼55SiMnVB鋼，該材料短缺且其價格也較貴，不利于工業(yè)批量生產(chǎn)。
中低碳彈簧鋼35MnSiB是近來研制的高強度彈簧鋼，其軋制成材率高，脫碳層易于控制，加工性能好，具有淬透性高、抗淬火開裂能力強、強韌性匹配好、沖擊韌度和斷裂韌性高、松弛抗力適中等優(yōu)點，而且所制板簧還有自由偏頻低、平順性好的特點。同時，這類鋼由于碳含量下降，合金元素簡單，可用頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，并且實現(xiàn)連鑄連軋，可以預(yù)測此類彈簧鋼應(yīng)用前景廣泛。對于松弛抗力較高的彈簧可進(jìn)一步提高中低碳彈簧鋼的碳含量，也可用強烈的碳化物形成元素補充合金化，而35MnSiVB鋼既有高淬透性，又有良好綜合力學(xué)性能，同時軋制工藝性能好，是一種新的有發(fā)展前途的板彈簧用鋼。
彈簧鋼高強度化的研究進(jìn)展
傳統(tǒng)彈簧鋼的強度水平難以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求，眾所周知，彈簧鋼力學(xué)性能在材料質(zhì)量保證的前提下取決于熱處理工藝，而熱處理工藝也應(yīng)根據(jù)所用材料來決定，彈簧鋼高強度化的一個重要途徑是充分發(fā)揮合金元素的作用，達(dá)到最佳合金化效果。
1. 熱處理
彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限，一般在淬火＋中溫回火的狀態(tài)下使用，以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術(shù)對彈簧內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。因此，如何進(jìn)一步提高彈簧疲勞壽命，需進(jìn)一步研究，尤其是化學(xué)表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進(jìn)一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應(yīng)力、提高疲勞壽命，氣門彈簧成形后，要進(jìn)一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，然后經(jīng)噴丸強化。例如，日本將f4mm的Si－Cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進(jìn)行對比，其疲勞極限可提高240MPa。氮的滲入，不僅消除了脫碳的不良影響，而且還提高了殘余壓應(yīng)力，同時經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高，150℃時的變形量為0.2%(規(guī)定值為0.5%)，250℃的變形量為0.56%，提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性，但滲氮和液體碳氮共滲時間應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物，反而會降低其疲勞強度。
氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸，經(jīng)生產(chǎn)實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒，一種直徑為0.8mm，其顯微硬度為720HV0.2，另一種直徑0.25mm，其顯微硬度為800HV0.2，三次噴丸可達(dá)到較好的強化效果，又可使表面質(zhì)量得到改善。
2. 合金化
碳是鋼中的主要強化元素，對彈簧鋼的影響往往超過其他合金元素。根據(jù)使用要求，彈簧不銹鋼碳素鋼復(fù)合管料應(yīng)是中高碳的合金鋼。當(dāng)今世界各國普遍采用的彈簧鋼，含碳量絕大部分在0.45%～0.65%。
為了克服彈簧鋼強度提高后韌性和塑性降低的難題，也有降低碳含量的趨勢。我國對低碳馬氏體彈簧鋼進(jìn)行了深入的研究，如28MnSiB、35MnSiB等，其碳含量在0.30%左右。實踐表明，這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用，有足夠強度和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，尤其是塑性、韌性極好。日本研究開發(fā)的幾種高強度彈簧鋼，如UHS1900、VHS2000、ND120S、ND250S等，碳含量均在0.40%左右。
合金元素在彈簧鋼中的主要作用是提高力學(xué)性能、改善工藝性能及賦予某些特殊性能(如耐高溫、耐蝕)等。
很多彈簧鋼以硅為主要合金元素，它是對彈減抗力影響最大的合金元素，這主要是由于硅具有強烈的固溶強化作用；同時，硅能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大，改變回火時析出碳化物的數(shù)量、尺寸和形態(tài)，提高鋼的回火穩(wěn)定性。目前，國內(nèi)不銹鋼碳素鋼復(fù)合管牌號中wsi為1.8%～2.2%，是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中含硅最高的彈簧鋼。但硅含量如果過高，將促進(jìn)鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向，并且使冶煉困難和易形成夾雜物，因此，過高硅含量彈簧鋼的使用仍需慎重。
由于鉻能夠顯著提高鋼的淬透性，阻止Si－Cr鋼球化退火時的石墨化傾向，減少脫碳層，因此是彈簧鋼中的常用合金元素，以鉻為主要強化元素的彈簧鋼50CrV使用較廣泛。
錳是提高淬透性最有效的合金元素，它溶入鐵素體中有固溶性化作用。研究表明，wMn必須大于0.5%，以使淬火時彈簧鋼心部完全較變?yōu)轳R氏體，但當(dāng)wMn超過1.5%時，韌性明顯下降，這在選擇彈簧鋼時應(yīng)優(yōu)先考慮的。
鉬可以提高鋼的淬透性，防止回火脆性，改善疲勞性能，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中加鉬的彈簧鋼不多，加入量一般在0.4%以下。
釩是強碳化物形成元素，固態(tài)下所析出的細(xì)小彌散的MC型碳化物具有很強的沉淀強化效果。在35CrMnB鋼中加入0.11%V，可顯著提高鋼的淬透性，還發(fā)現(xiàn)釩能有效降低35SiMnB鋼的脫碳敏感性，認(rèn)為這與釩降低鋼中有效固溶碳、防止晶粒長大和阻止晶界擴(kuò)散并提高抗氧化性有關(guān)。
冶金工業(yè)和汽車、摩托車工業(yè)的緊密結(jié)合和合作，不僅會進(jìn)一步促進(jìn)彈簧鋼的高強度化，促使彈簧性能的全面提升，同時也為汽車、摩托車工業(yè)的發(fā)展、競爭能力的提高提供了材料基礎(chǔ)，因此，值得大力關(guān)注。(冶金報)
