浅析合金元素对弹簧性能的影响

浅析合金元素对弹簧性能的影响

1.弹簧用钢的强化方法

弹簧用钢的强化途径，主要有以下几个方面；

(1)结晶强化。结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高弹簧用钢的性能。它包括：

细化晶粒。细化晶粒可以使弹簧用钢组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使弹簧用钢得到强化。同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的；提纯强化。在浇注过程中，把液态弹簧用钢充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提高固态  弹簧用钢的性能。夹杂物对弹簧用钢的性能有很大的影响。在损坏的构件中，常可发现有大量的夹杂物。采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的弹簧用钢。

(2)形变强化。弹簧用钢经冷加工塑性变形可以提高其强度。这是由于材料在塑性变形后  位错运动的阻力增加所致。

 (3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使弹簧用钢得到强化称为固溶强化。  

(4)相变强化。合金化的弹簧用钢，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使弹簧用钢得到强化，称为相变强化．

相变强化可以分为两类：

 1)沉淀强化(或称弥散强化)。在弹簧用钢中能形成稳定化合物的合金元素，在一定条件下，使之生成的第二相化合物从固溶体中沉淀析出，弥散地分布在组织中，从而有效地提高材料的强度，通常析出的合金化合物是碳化物相。在低合金钢(低合金结构钢和低合金热强钢)中，沉淀相主要是各种碳化物，大致可分为三类。一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如M02、W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。对低合金热强钢高温强化最有效的是体心立方晶系的碳化物。 

 2)马氏体强化。弹簧用钢经过淬火和随后回火的热处理工艺后，可获得马氏体组织，使材料强化。但是，马氏体强化只能适用于在不太高的温度下工作的元件，工作于高温条件下的元件不能采用这种强化方法。

 (5)晶界强化。晶界部位的自由能较高，而且存在着大量的缺陷和空穴，在低温时，晶界阻碍了位错的运动，因而晶界强度高于晶粒本身；但在高温时，沿晶界的扩散速度比晶内扩散速度大得多，晶界强度显著降低。因此强化晶界对提高钢的热强性是很有效的。

 (6)综合强化。在实际生产上，强化弹簧用钢大都是同时采用几种强化方法的综合强化，以充分发挥强化能力。例如：

1）固溶强化十形变强化，常用于固溶体系合金的强化。

2）结晶强化+沉淀强化，用于铸件强化。  

3）马氏体强化+表面形变强化。对一些承受疲劳载荷的构件，常在调质处理后再进行喷丸或滚压处理。