合金元素在弹簧钢带中的主要作用

众所周知,弹簧钢带对强度要求较高。一般弹簧钢带生产后,往往会对强度问题进行热处理。热处理一般采用淬火+中温回火状态,以获得较高的弹性极限。热处理工艺对弹簧内部质量有着至关重要的影响。然而,传统弹簧钢带的强度水平很难满足现代工业发展的要求。弹簧钢带的力学性能在保证材料质量的前提下取决于合金化工艺,合金化工艺也应根据所用材料确定。充分发挥合金元素的作用,达到最佳的合金化效果,是提高弹簧钢带强度的重要途径。

碳是钢中主要的强化元素,对弹簧钢带的影响比其它合金元素大。根据使用要求,弹簧钢带材料应为中高碳合金钢。目前,弹簧钢带在世界范围内得到了广泛的应用,其碳含量大多在0.45%-0.65%之间。

为了克服弹簧钢带强度提高后的韧性和塑性降低问题,也有降低碳含量的趋势。我国已研制出28MnSiB35mnsib等低碳马氏体弹簧钢带,含碳量约为0.30%。实践证明,这些弹簧钢带可用于低温回火板条马氏体组织,具有足够的强度和优异的综合力学性能,特别是优异的塑性和韧性。日本开发的uhs1900vhs2000nd120snd250s等高强度弹簧钢带的碳含量均在0.40%左右。

合金元素在弹簧钢带中的主要作用是提高弹簧钢带的力学性能、工艺性能和一些特殊性能(如耐高温、耐腐蚀等)。

许多弹簧钢带以硅为主要合金元素,对弹性折减抗力影响很大,主要是因为硅具有很强的固溶强化作用;同时,硅能抑制回火过程中渗碳体的形成和长大,改变碳化物的数量、尺寸和形状回火时析出,提高钢的回火稳定性。WSI在国内钢种中为1.8%2.2%,是现行标准中含硅量最高的弹簧钢带。但如果硅含量过高,在轧制和热处理过程中会促进钢的脱碳和石墨化倾向,使冶炼困难,容易形成夹杂物。因此,使用含硅量过高的弹簧钢应谨慎。

铬能显著提高钢的淬透性,防止Si-Cr钢在球化退火过程中的石墨化倾向,减少脱碳层,是弹簧钢带中常见的合金元素。以铬为主要强化元素的50CrV弹簧钢带应用广泛。

锰是提高淬透性的有效合金元素。溶于铁素体中有固溶作用。结果表明,要使弹簧钢带在淬火过程中完全马氏体化,WMN必须大于0.5%,但当WMN大于1.5%时,弹簧钢带的韧性明显降低,应优先选用弹簧钢带。

钼能提高钢的淬透性,防止回火脆性,提高疲劳性能。现行标准中含钼弹簧钢带很少,钼含量一般小于0.4%