彈簧鋼材有熱軋材、冷拉鋼材、冷軋鋼帶等。彈簧鋼的冶煉是很重要的,必須保證有優(yōu)良的冶金質(zhì)量,不僅要保證準(zhǔn)確的化學(xué)成分,而且要有高純凈度,硫、磷、氧、氮等含量要低,鋼質(zhì)均勻性、穩(wěn)定性要好。彈簧鋼的冶金質(zhì)量應(yīng)達(dá)到優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼的水平。
彈簧鋼的表面質(zhì)量和尺寸精度對彈簧的性能和壽命有極大的影響。因?yàn)閺椈射摬慕回洜顟B(tài)的表面除去表面噴丸強(qiáng)化之外不再進(jìn)行加工,因而也就是成品彈簧的工作表面,原有表面上的各種缺陷也留給了彈簧。所以彈簧鋼材表面要求極高,對脫碳、裂紋、折疊、結(jié)疤、夾雜、分層等限制極嚴(yán)。各種表面缺陷會使彈簧早期破壞、縮短壽命。以圓截面的鋼絲為例,成品彈簧的強(qiáng)度和剛度分別與鋼絲直徑的三次方和四次方成正比,鋼絲直徑的微小變化會導(dǎo)致彈簧性能的巨大波動,所以要嚴(yán)格控制鋼材的外形和尺寸公差。這樣,彈簧鋼的加工變形(熱軋、冷軋、冷拔等)就十分重要了,必須極認(rèn)真地對待。
熱軋彈簧鋼材有圓鋼、方鋼、扁鋼等。鋼材表面質(zhì)量要求較高,可以熱軋態(tài)交貨或者經(jīng)熱處理后交貨,以保證硬度不超過規(guī)定值,便于制簧。熱軋材可以冷態(tài)制成螺旋彈簧,對于截面尺寸較大者需加熱后制成彈簧。彈簧成型后再經(jīng)淬火、中溫回火,回火溫度約為350~550℃,以獲得較高屈強(qiáng)比和良好的綜合力學(xué)性能。
因熱軋材截面尺寸較大,故應(yīng)采用淬透性足夠高的牌號,保證心部淬透。若心部出現(xiàn)非馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,如鐵素體、貝氏體等,則回火后的性能降低,特別是疲勞性能。
冷拉(軋)彈簧鋼材包括鋼絲、鋼帶。這類鋼材的表面質(zhì)量和尺寸精度要求格外嚴(yán)格。鋼絲的生產(chǎn)工藝有油淬火和冷拉兩種。
油淬火鋼絲是把鋼絲冷拔到規(guī)定尺寸后再加熱、油淬火和鉛浴回火,故鋼絲出廠時已具備所需力學(xué)性能,制成彈簧后只要回火,消除應(yīng)力即可使用。優(yōu)點(diǎn)是整批性能均勻,穩(wěn)定,挺直性好,適于大批量生產(chǎn),可制造各種重要彈簧,特別是閥門彈簧。牌號有65Mn、50CrVA、60Si2Mn、55CrSi等。
合金彈簧鋼絲也可以冷拉態(tài)交貨,或經(jīng)退火、正火、回火處理后交貨,制成彈簧后再淬火、回火。其性能不如油淬火鋼絲均勻、穩(wěn)定,生產(chǎn)效率也低,成本高,多用于小批量彈簧生產(chǎn)。