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弹簧的质量好坏应包括弹簧材料、几何形状、尺寸精度和表面质量(美观)等,其中,对弹簧材料的性能要求是其重点。具体内容如下:

 

1、力学性能方面 由于弹簧是在弹性范围内工作,不允许产生永久变形。要求弹性应变能或弹性比功较大,也就是要求弹簧材料有良好的微塑性变形抗力,弹簧钢一般属于高强度或超高强度钢。弹簧材料的种类和热处理工艺对上述性能影响很大。相对而言,它们对刚才的弹性模量(E或G)的影响较小。例如,各种碳素钢,低合金钢的弹性模量E=210000MPa,G=80000MPa左右。所以,优选合金成分和改善热处理技术是提高弹性的主要方向。另一方面,许多重要弹簧是在交变载荷条件下长期工作,则要求弹簧有很高的疲劳强度,同时要求有良好的抗应力松弛性能,减少永久变形,以便保证机电产品效率的正常发挥和仪表的工作灵敏性及可靠性。因为应力松弛过程就是弹簧长期在室温或较高温度下工作、材料内部的微塑性变形逐渐转变为永久变形的必然结果。为了提高弹簧的使用寿命,对材料的冶金质量有很高要求。例如,要求弹簧加工过程中更不应产生上述缺陷,要求钢质纯净(各种夹杂物含量要求要少、其形状和大小应在1级以内),第二相质点均匀、细、圆、显微组织均匀,不含脆性马氏体等,尽可能减少表面脱碳。同时,要求材料尺寸公差按合同或有关标准进行验收。各项指标合格后才能投产使用。

 

2 理化性方面  弹簧的工况很复杂,有些弹簧是在较高或高温下长期工作的,因此要求弹簧材料是在较高或高温下长期工作的,因此要求弹簧材料有良好的耐热性,即有高的蠕变极限、蠕变速率较小很热较低的应力松弛率。相反,有些弹簧是在严寒地带工作,要求材料有较高的低温冲击韧度,以免发生冷脆。这方面的性能与弹簧材料的化学成分和组织状态有密切关系。在腐蚀介质中工作的弹簧,其表层金属与腐蚀介质发生化学或电气化学反应,弹簧表层逐渐被腐蚀,易造成腐蚀脆性断裂。特别是在交变应力作用下,材料的疲劳极限将显著降低,弹簧更已发生腐蚀疲劳断裂失效。所以,在这种情况下使用的弹簧必须具有良好的耐腐蚀性能。对于精密仪器和电器仪表中使用的弹性元件,则要求有高导电、无磁性、不产生火花或恒弹性等。例如,铜合金弹性材料能满足高导电性能要求,钛合金、铜合金及奥氏体不锈钢弹性材料能满足无磁的要求,恒弹性合金的热胀系数很小,弹性模量在-50—+100摄氏度之间基本无变化,这是精密测量仪表及电子仪器中比较理想的弹性材料。

 

3、工艺性能方面 对于要求淬火而其截面尺寸较大的弹簧,其钢材应有相应有相对的淬透性、较小的过热敏感性和表面脱碳倾向小,才能保证弹簧表里组织和性能的均匀性。在冷、热成性时要求材料有足够的塑性和良好的弯曲、扭转及缠绕性能,以便保证或提高弹簧的制造质量。尺寸较小的弹簧热处理时变形大、难以校正和保证弹簧产品质量,宜选用已强化的弹簧材料,冷成形后不经淬火、回火,只需进行低温退火。这样更能保证大批量小弹簧的产品质量和成本低廉。