一、彈簧具有優(yōu)良的表面狀態(tài)和疲勞性能
(1)
彈簧工作時表面承受的應力最大,而疲勞破壞往往是從鋼絲表面開始的,對于用在重要場合的彈簧如氣門彈簧、閥門彈簧及懸架彈簧都要求有幾百萬次,幾千萬次甚至更長的循環(huán)壽命,這就對材料的疲勞性能提出了很高的要求。
影響材料疲勞性能的因素很多,如材料的化學成分、硬度、鋼材的純凈程度、表面質(zhì)量和金相組織等,尤為重要的是材料的表面質(zhì)量,材料的表面缺陷,如裂紋、折疊、鱗皮、銹蝕、凹坑、劃痕和壓痕等,都易使彈簧在工作過程中造成應力集中。
其應力集中的部位常常是造成疲勞破壞的疲勞源。
(2)疲勞源還易在表面脫碳的部位首先發(fā)生,因此嚴格控制脫碳層深度也是一個很重要的質(zhì)量指標,為提高彈簧材質(zhì)的表面質(zhì)量,可以對材料表面進行磨光或拋光,在鋼絲拉拔前采用剝皮工藝剝除一層材料表皮,這樣可以將大部分表面缺陷去掉。
彈簧熱處理時可采用控制氣氛或真空熱處理,防止表面脫碳和氧化。
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二、彈簧具有很高的強度
(1)為提高彈簧抗疲勞破壞和抗松弛的能力,彈簧材料應具有高的屈服強度 與彈性極限 ,尤其要有高的屈強比,在通常情況下,材料的彈性極限與屈服強度成正比。
因此彈簧設計和制造者總是希望材料具有高的屈服強度,而彈簧材料的抗拉強度 和屈服強度 較接近,如冷拔碳素鋼絲的約為的90%左右:由于抗拉強度比屈服強度容易測得,在材料交貨中提供的都是抗拉強度,故在設計制造時一般都用抗拉強度作為依據(jù)。
(2)但材料的抗拉強度并不是越高越好,強度過高會降低材料的塑性和韌性,增加脆性傾向。
材料抗拉強度的高低與其化學成分、金相組織、熱處理狀況、冷加工(拉拔或軋制)程度及其他強化工藝等因素有關,抗拉強度與疲勞強度也有一定的關系,當材料的在1600MPa以下時,其疲勞強度隨抗拉強度的增高而增高。