彈簧鋼按生產(chǎn)方法可分為熱軋鋼和冷拉(軋)鋼兩類。
(1)熱軋彈簧鋼及其熱處理特點: 65Mn鋼的錳含量約為1.0%,錳的加入能提高淬透性、強化鐵素體,這類鋼的淬透性和屈服極限較碳素彈簧鋼高,12mm直徑的鋼材油中可以淬透,脫碳傾向比硅鋼??;缺點是有過熱敏感性和回火脆性傾向,淬火時開裂傾向也較大。65Mn鋼可制作一般截面尺寸為8~15mm左右的小型彈簧如各種小尺寸扁、圓彈簧,座墊彈簧、彈簧發(fā)條;也適于制作彈簧環(huán)、氣門簧、離合器簧片、剎車彈簧等。
55Si2Mn鋼中同時加入硅和錳,主要作用是提高鋼的淬透性,并使淬火加中溫回火后所得回火屈氏體得到強化(實際上是Si、Mn合金元素溶于鐵索體所引起的強化)。55Si2Mn鋼主要用于汽車、拖拉機、機車上制作減震板簧和螺旋彈簧;汽缸安全閥簧、軋鋼設(shè)備以及要求承受較高應(yīng)力的彈簧,還可用作低于230℃ 條件下使用的彈簧。
55Si2MnV、55SiMnMoVNb、55SiMnVB等鋼是在硅錳鋼基礎(chǔ)上加入少量Mo、V、Nb、B等元素制成。這類鋼的脫碳傾向較一般硅錳彈簧鋼小,而且具有較高的淬透性(在油中能淬透76mm)和力學(xué)性能,適用于制作8噸、15砘、25噸汽車的大截面板簧。
熱軋彈簧鋼采取加熱成型制造彈簧的工藝路線大致如下(以板簧為例):扁鋼剪斷→加熱壓彎成型后淬火→中溫回火→噴丸→裝配。
彈簧鋼的淬火溫度一般為830~880℃,溫度過高易發(fā)生晶粒粗大和脫碳,使其疲勞強度大為降低。因此在淬火加熱時,爐氣要嚴(yán)格控制,并盡量縮短彈簧在爐中停留的時間,也可在脫氧較好的鹽浴爐中加熱。淬火加熱后在50~80℃油中冷卻,冷至100~150℃時即可取出進(jìn)行中溫回火?;鼗饻囟雀鶕?jù)彈簧的性能要求加以確定,一般為480~550℃。回火后的硬度約為39~52HRC。對剪切應(yīng)力較大的彈簧回火后硬度應(yīng)為48~52HRC,板簧回火后的硬度應(yīng)為39~47HRC。
(2)冷拉(軋)彈簧鋼及其熱處理特點:直徑較細(xì)或厚度較薄的彈簧一般用冷拉彈簧鋼絲或冷軋彈簧鋼帶制成。冷拉彈簧鋼絲按制造工藝不同可分為三類:
①鉛浴等溫處理冷拉鋼絲 這種鋼絲生產(chǎn)工藝的主要特點是鋼絲在冷拉過程中,經(jīng)過一道快速等溫冷卻的工序,然后冷拉成所要求的尺寸。這類鋼絲主要是65、65Mn等碳素彈簧鋼絲,冷卷后進(jìn)行去應(yīng)力退火。
②油淬回火鋼絲 冷拔到規(guī)定尺寸后連續(xù)進(jìn)行淬火回火處理的鋼絲,抗拉強度雖然不及鉛浴等溫處理冷拉鋼絲,但性能比較均勻,抗拉強度波動范圍小,廣泛用于制造各種動力機械閥門彈簧,冷卷成型后,只進(jìn)行去應(yīng)力退火。
③退火狀態(tài)供應(yīng)的合金彈簧鋼絲 這類鋼絲制成彈簧后,需經(jīng)淬火、回火處理,才能達(dá)到所需要的力學(xué)性能,主要有50CrVA、60Si2MnA、55Si2Mn鋼絲等。
冷拉碳素鋼絲和油淬回火鋼絲冷卷成型后都要經(jīng)過去內(nèi)應(yīng)力退火。選用的退火溫度要恰當(dāng),溫度過低去除內(nèi)應(yīng)力不充分,彈簧的性能不能充分改善;溫度過高,由于退火軟化作用而使抗拉強度和彈性極限降低。