彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)

2024年3月8日發(fā)(作者：愛國的名言警句)

彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)

quotquotquotquot第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)第一章國內(nèi)外重要用途彈簧鋼絲發(fā)展?fàn)顩r彈簧是一種常用的彈性工作元件，也是各種機(jī)械設(shè)備和儀器儀表上的基礎(chǔ)零件。它在周期性彎曲、扭轉(zhuǎn)交變應(yīng)力下工作，能產(chǎn)生較大的彈性變形，因而能把機(jī)械能或動能轉(zhuǎn)變成變形能，或把變形能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋C(jī)械能。它適用于緩沖或減震、機(jī)械的儲能以及控制運(yùn)動方向(如氣門、離合器、制動器、調(diào)節(jié)器)。彈簧在各種工業(yè)領(lǐng)域及人們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袩o法取代的作用。各種機(jī)械、電器、儀器、儀表離不開彈簧，一輛轎車上彈簧的種類就有上百種。家庭中的彈簧更是不計其數(shù)，只要用電池就要用彈簧。從尺寸和重量上看，小彈簧只有米粒大小，而大彈簧的重量有幾十公斤;價值上，別針只值幾分錢，而航天飛行器上的專用彈簧價值幾萬元。制造彈簧的主要原料是彈簧鋼絲。在線材制品生產(chǎn)中，彈簧鋼絲無論在產(chǎn)品數(shù)量上還是品種上都占有很重要的地位。數(shù)量上占優(yōu)質(zhì)鋼絲產(chǎn)量的一半以上，品種上按不同的生產(chǎn)工藝、化學(xué)成分和用途可分為quot余種。按生產(chǎn)工藝可分為冷拉、退火、油回火;按化學(xué)成分可分為碳素、合金、不銹鋼;按用途可分為非機(jī)械彈簧、機(jī)械彈簧、氣門彈簧。既能制造普通彈簧，也能制造高級重要彈簧。在使用上能適應(yīng)低溫、中溫和高溫工作環(huán)境，還能用于靜載荷或動載荷。其產(chǎn)量之高、品種之多、用途之廣，是其他鋼絲品種無可比擬的。使用中對彈簧的要求是尺寸精度高，抗松弛性能好，疲勞強(qiáng)度高，能夠在應(yīng)力負(fù)荷下不產(chǎn)生松弛，并且在規(guī)定的疲勞周期內(nèi)不會出現(xiàn)早期失效。這就對彈簧鋼絲的力學(xué)性能，主要是彈性和韌性，提出了相應(yīng)的要求。??quot??第一章國內(nèi)外重要用途彈簧鋼絲發(fā)展?fàn)顩r第一節(jié)彈簧鋼絲的力學(xué)性能彈簧鋼絲的力學(xué)性能本質(zhì)上是由加工工藝決定的，其次是由材料中的碳和錳含量以及材料規(guī)格決定的。彈簧鋼絲的應(yīng)用多半需要卷成螺旋彈簧，延展性是至關(guān)重要的?？估瓘?qiáng)度本身并不重要，但它是彈性極限的可靠度量，是彈簧應(yīng)用

中的一個控制因素。硬度值也沒:什么直接意義。在一般情況下抗拉強(qiáng)度越高，硬度值也越高，但是它們之間沒有直接比例關(guān)系。硬度試驗例如洛氏試驗在細(xì)圓鋼絲上是行不通的，因為難于準(zhǔn)確地試驗，試驗結(jié)果對任何圓鋼絲都是不可靠的。對各種規(guī)格上千次試驗的相關(guān)分析導(dǎo)出了一條強(qiáng)度隨規(guī)格變化的經(jīng)驗曲線。圖quot展示了所謂級油回火鋼絲對應(yīng)強(qiáng)度的基本曲線，級具有高彈性與合適的可加工性之間最為有利的平衡。雖經(jīng)過多年的工作對實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行過修正，但是曲線的基本模樣沒有變化。圖quot油回火級機(jī)械彈簧鋼絲抗拉強(qiáng)度與規(guī)格的關(guān)系曲線在彈簧的應(yīng)用性能中，與彈性同樣重要的是鋼絲在卷簧成型操作中的可加工性。雖然在拉伸試驗中使用了韌性的度量，例如伸長率和斷面收縮率，在一定程度上能代表可加工性，但是更好的評價方法是彎曲或纏繞試驗。在正常檢驗中，直徑amp’’以下的圓鋼絲是在等于其自身直徑的芯棒上進(jìn)行纏繞的。對于超過amp’’直到’’直徑的鋼絲，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是倍于鋼絲直徑的芯棒。直徑超過’’，標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定，如果好做，就該以quot倍于鋼絲直徑的芯棒進(jìn)行試驗。在實(shí)際工廠實(shí)踐中，很少進(jìn)行纏繞，但是進(jìn)行圍繞適當(dāng)????第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)直徑彎芯的quotampquot的彎曲試驗。’的最新版本反映出這種情況，規(guī)定只有直徑小于等于quot-.quot//的鋼絲才進(jìn)行纏繞試驗。但是應(yīng)該說，最能反映彈簧鋼絲可加工性的還是纏繞試驗。測量氣門彈簧用油回火鋼絲韌性常用的一個附加試驗是扭轉(zhuǎn)試驗。可以是單向扭轉(zhuǎn)(僅在一個方向)，或者在一個方向扭轉(zhuǎn)一定圈數(shù)后在相反方向上扭轉(zhuǎn)到破壞。但是，這個試驗與其說是測量韌性，還不如說是檢查堅固性和表面質(zhì)量。通條力學(xué)性能的一致性非常重要，例如盤0重的直徑

//鋼絲，長1quotquot/，各處的力學(xué)性能要均勻一致。當(dāng)卷簧時，自動卷簧機(jī)的導(dǎo)輥要每毫米每毫米地使鋼絲產(chǎn)生均勻變形，如果鋼絲通條性能好，則一次調(diào)整卷簧機(jī)可連續(xù)把一盤鋼絲加工完;若通條性能不好，則需要反復(fù)調(diào)整卷簧機(jī)參數(shù);要是鋼絲有缺陷的話，還會造成卷簧機(jī)零部件的損壞。在機(jī)械彈簧領(lǐng)域，疲勞性能即

承受反復(fù)負(fù)荷而不失效的能力在大多數(shù)使用環(huán)境中是很重要的。在這方面，油回火氣門彈簧鋼絲當(dāng)然獲得了最高的評價，因為它從煉鋼操作起就執(zhí)行了專門的工藝。在商品彈簧鋼絲中，油回火鋼絲顯示的疲勞性能優(yōu)于冷拉鋼絲，但細(xì)規(guī)格的琴(彈簧)鋼絲可能例外。疲勞性能既可以用規(guī)定循環(huán)周期內(nèi)不出現(xiàn)失效的極限應(yīng)力來度量，也可以用給定應(yīng)力水平下的循環(huán)次數(shù)來度量。因為這些衡量標(biāo)準(zhǔn)受工作周期內(nèi)應(yīng)力范圍的影響，所以不能給出簡單的數(shù)據(jù)來描述。以下按照生產(chǎn)工藝的不同來介紹常用的彈簧鋼絲的發(fā)展，主要有冷拉彈簧鋼絲和油回火彈簧鋼絲。第二節(jié)冷拉彈簧鋼絲冷拉彈簧鋼絲一般要經(jīng)過鉛淬火處理獲得極細(xì)的片狀珠光體(又叫索氏體)具有優(yōu)異的拉拔性能，經(jīng)多次拉拔后可達(dá)到需要的尺寸規(guī)格和力學(xué)性能。由于冷拉彈簧鋼絲的生產(chǎn)歷史悠久以及成本較低，至今在彈簧行業(yè)仍占有較大的市場份額。其中琴鋼絲尺寸精度高、綜合性能好，尤其在細(xì)規(guī)格領(lǐng)域能夠勝于油回火鋼絲。隨著高線盤條的出現(xiàn)，索氏體量達(dá)quot2以上，如果強(qiáng)度合適的話，可以不進(jìn)行鉛淬火處理而直接拉拔，減面率能夠達(dá)到quot2。??quot??第一章國內(nèi)外重要用途彈簧鋼絲發(fā)展?fàn)顩r磨光彈簧鋼絲是冷拉后進(jìn)行矯直和磨光，以消除鋼絲表面的脫碳等缺陷，從而使疲勞壽命明顯提高。日本采用盤條剝皮以及矯直磨光的方法生產(chǎn)琴鋼絲。第三節(jié)油回火彈簧鋼絲各種油回火鋼絲的生產(chǎn)過程都是采用類似的連續(xù)熱處理設(shè)備進(jìn)行的。即將鋼絲冷拉到所需尺寸后，通過加熱到淬火溫度，獲得奧氏體組織，然后淬火為馬氏體，再回火獲得叫做屈氏體的回火馬氏體組織。最初的油回火彈簧鋼絲以碳素鋼為主，后來出現(xiàn)了低合金鋼。低合金鋼在保持足夠韌性的情況下具有非常高的強(qiáng)度和彈性，在溫度升高時仍具穩(wěn)定性。歐洲通常只使用quot合金鋼，因為其表面質(zhì)量優(yōu)于quot合金鋼，而且quot鋼的表面脫碳和表面缺陷敏感性低。即使如此，氣門簧失效的主要原因依然是表面缺陷。隨著剝皮技術(shù)的發(fā)展，表面缺陷問題解決了，于是失效由表面轉(zhuǎn)移到內(nèi)部的非金屬夾雜物。氣門簧工作溫度的升高引起了從quot鋼向quot鋼的轉(zhuǎn)移。不僅由于quot鋼強(qiáng)度更高，而且由于

含量高具有抗熱性能。另外，硅合金鋼具有更良好的高應(yīng)力立定性能，因而形成了逐步取代quot合金鋼的趨勢，這類鋼以amp’為代表。amp’是美國汽車工程師協(xié)會的簡稱，代表鉻硅鋼，代表平均含碳量。第四節(jié)重要用途彈簧鋼絲重要用途彈簧鋼絲是指能夠制作氣門彈簧的鋼絲。對于碳素彈簧鋼絲，原料常常是-.，相對一般用途來說，成品檢驗增加了脫碳層，表面質(zhì)量和扭轉(zhuǎn)值的要求都更加嚴(yán)格。在重要用途彈簧鋼絲領(lǐng)域，低合金鋼介入油回火生產(chǎn)已經(jīng)占有很大比例。部分原因是冷卷簧設(shè)備的開發(fā)與普及，其綜合經(jīng)濟(jì)效益得到用戶的認(rèn)可。對于合金彈簧鋼絲，我國現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分為非油回火處理、閥門用非油回火處理和閥門用油回火處理/類。美國合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)按鋼種設(shè)立，每一個標(biāo)準(zhǔn)都包括冷拉和??001??第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)油回火兩部分。其中以油回火部分為主，規(guī)定明確，要求嚴(yán)格;而對冷拉部分要求較松。這說明了合金彈簧鋼絲油回火狀態(tài)供貨的大趨勢。日本彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)中沒有冷拉狀態(tài)供貨的合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)，這主要是因為日本的油回火彈簧鋼絲的生產(chǎn)與使用很普遍，彈簧制造廠可以直接用油回火鋼絲制造彈簧省去淬火—回火工序，有較高的經(jīng)濟(jì)效

益和社會效益。油回火鋼絲的強(qiáng)度和韌性可以和冷拉彈簧鋼絲相同，但是疲勞強(qiáng)度以及較高工作溫度下的抗應(yīng)力松弛性能要比冷拉彈簧鋼絲好得多。第五節(jié)彈簧鋼新鋼種的開發(fā)為提高強(qiáng)度，把quot鋼中()提高到amp’，并且添加、使()amp-，()-amp，疲勞強(qiáng)度可提高到.--/01，在’2-34-/01應(yīng)力下疲勞壽命超過’-萬次。同時抗松弛性能也得到提高，優(yōu)于567’8。同樣制作自由高度.’’99的彈簧，用此鋼種生產(chǎn)的鋼絲直徑amp-99、長-99即可，而使用567’8則要求鋼絲直徑amp:99、長8’-99。在567’8中添加和產(chǎn)生沉淀硬化，提高了拉伸屈服強(qiáng)度及扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度，抗松弛性能也非常好，并且重量減輕’，使用應(yīng)力比567:-提高74/01。對抗松弛性能的研究涉及、quot、/lt和，結(jié)論是—quot—是最好的組分，特別是、quot、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為amp’、-amp’、-amp的—quot—鋼具有所

要求的各種性能:抗松弛、抗脫碳以及良好的淬透性。把的質(zhì)量分?jǐn)?shù)定在-amp.’3-amp’’，加入、quot和，的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍在-amp-3-amp-’時，可以形成細(xì)小的5晶粒，使抗松弛性能得到改善。為提高抗脫碳性，研究了gt的作用。gt在鋼中以/gt存在，當(dāng)鋼在熱加工或熱處理時，/gt以形成鱗殼的形式防止出現(xiàn)鐵素體脫碳層，并且能降低總脫碳層的深度。抗回火軟化性能的研究通過多重回歸分析得到了表.的鋼種，此鋼種在平均應(yīng)力:42/01條件下疲勞性能比567’8平均應(yīng)力’4:/01時還要好。表.新鋼種各化學(xué)成分/0quot/A-amp:8amp.-amp:7-，

--amp-amp87-amp4-amp87??:-??第一章國內(nèi)外重要用途彈簧鋼絲發(fā)展?fàn)顩r對耐腐蝕疲勞性能的研究開發(fā)了quotampamp鋼，化學(xué)成分見表’。在鋼中添加、-、.等合金元素，使其在腐蝕環(huán)境下鐵銹中非晶態(tài)組分增高，能夠阻止/的侵入、減少腐蝕坑的形成和蔓延，以及防止腐蝕反應(yīng)中形成的氫的出現(xiàn)，有效地降低了裂紋擴(kuò)展率，從而提高了腐蝕抗力。另外，0的加入會生成微米級以下的0沉淀，從而改善了氫脆的影響。腐蝕疲勞試驗結(jié)果表明，在最高應(yīng)力ampamp123條件下，quotampamp鋼疲勞壽命超過4amp萬次，與567amp最高應(yīng)力ampampamp123的疲勞壽命相當(dāng)。表’quotampamp鋼各化學(xué)成分8192.-:05/amplt7amp，

ampampampltampampampgtampampamp’’7ampamp4amp4ampampgt第六節(jié)關(guān)于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)體系大致有兩種，一種是以美國為代表的主要按鋼絲的化學(xué)成分、加工方法或用途等形成完整的體系結(jié)構(gòu)，例如501，共有4個標(biāo)準(zhǔn)。我國現(xiàn)行的彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)基本上參照這種思路。另一種是以德國、國際標(biāo)準(zhǔn)()為代表，盡量合并相似產(chǎn)品，減少標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量。近年來日本開始仿照德國的做法減少標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量，例如原有7個油回火彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)，在lt年修訂時用兩個標(biāo)準(zhǔn)來代替。由于許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家油回火鋼絲的生產(chǎn)與使用已相當(dāng)普遍，彈簧廠使用這種鋼絲卷簧后不需要再淬火和回火處理，不存在以冷拉狀態(tài)供貨的合金彈簧鋼絲，所以許多國家不制定冷拉合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)。最近修訂的lt4(草案)反映了國際上對

彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)的一些共識:()此標(biāo)準(zhǔn)分為’部分:)一般技術(shù)要求:)鉛淬火冷拉碳素鋼絲;’)油回火鋼絲。其中冷拉鋼絲部分包括了靜負(fù)荷和動負(fù)荷各種強(qiáng)度的鋼絲，油回火鋼絲部分包括了碳素、合金、普通彈簧鋼絲和氣門彈簧鋼絲，另外增加了承受中等疲勞負(fù)荷的離合器彈簧鋼絲，幾乎囊括了不銹鋼絲以外的所有用途的彈簧鋼絲。()以英文字母符號表示各種彈簧鋼絲。冷拉彈簧鋼絲方面，表示靜負(fù)荷，A表示動負(fù)荷，B、1、quot分別表示低、中、高抗拉強(qiáng)度，可以把冷拉碳素鋼絲分為B、1、quot、A1、Aquot等4類;油回火方面，CA表示靜負(fù)荷，0A表示中等疲勞負(fù)荷，:A表示劇烈動負(fù)??7amp??第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)荷，表示碳素鋼，quot表示鉻釩合

金鋼，quot表示硅鉻合金鋼，amp’表示較低強(qiáng)度，amp表示較高強(qiáng)度。()各種鋼絲對應(yīng)的化學(xué)成分在標(biāo)準(zhǔn)中直接引出(見表ampamp)，分別按鋼絲符號列表規(guī)定，不再使用我們平常說的鋼種符號。對于油回火鋼絲中鉻釩鋼，規(guī)定了兩種化學(xué)成分以對應(yīng)兩種抗拉強(qiáng)度，就是我們平常說的quot和-.quot。而硅鉻鋼就是我們平常說的’/012。另外，標(biāo)準(zhǔn)修訂后對于磷硫含量規(guī)定得更加嚴(yán)格。表ampamp化學(xué)成分3從冶金學(xué)的觀點(diǎn)看，油回火鋼絲的含碳量范圍相當(dāng)寬，但是淬透性沒什么大問題，因為通常制造的鋼絲規(guī)格足夠小，任何常規(guī)處理都能完全淬透。表中碳素鋼的碳、錳含量范圍比較寬，實(shí)際上每一生產(chǎn)批次都是按限定的界限供應(yīng)的。例如碳波動范圍在43以內(nèi)，錳波動范圍在43以內(nèi)。含錳量隨各廠的習(xí)慣也有不同，對于中細(xì)規(guī)格，經(jīng)常是在4-35403的范圍;對粗規(guī)格是4035413，原因是較大的含錳量能增強(qiáng)淬透性。在制造機(jī)械彈簧的油回火鋼絲領(lǐng)域里，有兩種中合金鋼具有不可忽視的重要性。這兩種鋼就是通常說的’/-和’/012，分別對應(yīng)于我國的6和quot。近年來在’/-的基礎(chǔ)上又開發(fā)了其改進(jìn)型，即通常說的-.6，雖然美國汽車工程師協(xié)會(’/)還沒有它的正式牌號，但它在高應(yīng)力氣門彈簧鋼絲領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了重要地位，并且在78929中得到確認(rèn)。??-??第一章國內(nèi)外重要用途彈簧鋼絲發(fā)

展?fàn)顩r這種鋼能夠在具有相當(dāng)韌性的情況下提供非常高的抗拉強(qiáng)度和彈性。另外，它們超過碳鋼的主要優(yōu)點(diǎn)是在高工作溫度條件下的穩(wěn)定性。例如在自動傳動彈簧的應(yīng)用中，這些材料在溫度高達(dá)quotamp’時保持工作負(fù)荷而蠕變程度很小。這些鋼在淬火和回火周期中需要專門考慮，因為它們的轉(zhuǎn)變速率很慢，并且如果不在嚴(yán)密控制下操作會有脆性缺陷。(’)參照德國標(biāo)準(zhǔn)增加了對同盤鋼絲抗拉強(qiáng)度波動范圍的規(guī)定;增加了對、鋼絲進(jìn)行正反兩個方向扭轉(zhuǎn)試驗的規(guī)定;增加了對夾雜物檢查和渦流探傷的要求;增加了對細(xì)規(guī)格鋼絲的不同于纏繞試驗的卷繞試驗。另外，許多彈簧鋼絲制造廠除進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項檢驗外，還進(jìn)行中村式鋼絲旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗，能夠預(yù)示鋼絲卷簧后對彈簧進(jìn)行疲勞試驗的結(jié)果。瑞典佳菲騰公司在其氣門彈簧鋼絲企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，除給出該產(chǎn)品在各種溫度、各種初始應(yīng)力下的應(yīng)力松弛曲線外，還以最大應(yīng)力—最小應(yīng)力為坐標(biāo)繪制出循環(huán)周期為-quotamp.的疲勞性能曲線(/001234圖)，為用戶使用提供方便(見圖quot5quot5，圖quot5quot5)。圖quot5quot5應(yīng)力松弛曲線?紂uot5quot5疲勞性能曲線??’.ampquot??第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)第二章彈簧鋼絲開發(fā)研制的新技術(shù)以汽車懸架簧和氣門彈簧為代表的高應(yīng)力(最高工作應(yīng)力達(dá)到quotquot)彈簧的發(fā)展趨勢，是提高使用應(yīng)力、減輕自身重量、縮小體積以及提高疲勞壽命。目前國外氣門彈簧在高應(yīng)力下每分鐘要經(jīng)受ampquotquotquot’quotquotquot次的往復(fù)受壓，疲勞壽命可以達(dá)到quot，失效率小于ampquot-。因此對彈簧鋼絲的要求是:()改進(jìn)鋼的化學(xué)成分以提高鋼絲的疲勞強(qiáng)度、淬透性、回火穩(wěn)定性和高溫環(huán)境的適應(yīng)性;(.)提高鋼質(zhì)的潔凈度并改變夾雜物的種類，限制夾雜物的數(shù)量和尺寸以克服彈簧的早期失效;(amp)提高抗拉強(qiáng)度以適應(yīng)直徑減少和應(yīng)力負(fù)荷增大的需要;(/)細(xì)化晶粒，提高屈服強(qiáng)度及韌性以提高彈簧的抗松弛性能;()改變橫截面形狀以獲得彈簧承受負(fù)荷時理想的應(yīng)力分布;(-)消除表面劃傷和裂紋，減少脫碳層以延長在高應(yīng)力條件下的使用壽命。為了適應(yīng)這些要求，近年來發(fā)展的新技術(shù)主要有以下幾項。第一節(jié)超純凈鋼氣門彈

簧需要在高反復(fù)速度下具有恒定的抗疲勞性能，所以必須把裂紋、脫碳和非金屬夾雜物限制到最小。日本神戶制鋼研究了煉鋼新工藝，通過用01脫氧調(diào)整非金屬夾??-quot??第二章彈簧鋼絲開發(fā)研制的新技術(shù)雜物的

成分，用最低數(shù)量的小的非金屬夾雜物代替硬的不易變形的氧化鋁夾雜物和高熔點(diǎn)的鈣鋁酸鹽夾雜物，減少了對疲勞性能有害的夾雜物，開發(fā)了世界公認(rèn)的“超純凈鋼”，并在供應(yīng)高可靠性的氣門彈簧鋼方面取得成功。一、純凈鋼的概念夾雜物引發(fā)疲勞失效與疲勞壽命的關(guān)系引發(fā)失效的夾雜物的尺寸、化學(xué)成分和形狀是影響疲勞壽命的重要因素。圖quotquot劃出了夾雜物的化學(xué)成分(形狀)、尺寸與疲勞壽命的關(guān)系曲線，從中看出夾雜物的化學(xué)成分對疲勞壽命沒有什么影響，只是尺寸變小時疲勞壽命提高。所以必須消除大的夾雜物以得到高穩(wěn)定性的彈簧鋼。amp制造純凈鋼的設(shè)想減少對疲勞性能有害的大尺寸夾雜物有兩種方法。一種是鋁鎮(zhèn)靜鋼，用鋼包精煉的方法降低氣體含量。另外一種是用鋼包精煉的方法改變夾雜物的成分，使其成為可變形夾雜物，在軋制時被拉長而變得更小。表quotquot顯示了兩種方法所對應(yīng)的鋼錠、鋼坯及盤條中夾雜物的尺寸和形狀的變化。在鋁鎮(zhèn)靜鋼中夾雜物的組成是’系，如試樣所示，在澆鑄階段呈群聚狀。這種群聚的形式在軋制過程中發(fā)生變化。然而’顆粒本身不發(fā)生變形，并且由于其高熔點(diǎn)仍以大夾雜物存在。氧在鋼中以氧化物存在，并且盤條中氧含量與夾雜物數(shù)量相對應(yīng)，因此被認(rèn)為對疲勞壽命有害。圖quotquot夾雜物的化學(xué)成分、尺寸與疲勞壽命的關(guān)系曲線??quot??第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)表quot軋制過程中夾雜物的尺寸和形狀的變化另一方面，硅鎮(zhèn)靜鋼夾雜物的組成是amp’—’—’quot系，熔點(diǎn)比’quot系要低。澆鑄階段夾雜物是球狀，在軋制時變形，如試樣、quot所示?？梢钥闯龅腿埸c(diǎn)夾雜物軋制到盤條時變得非常小。神戶制鋼把這種減少大夾雜物存在幾率、具有高穩(wěn)定疲勞性能的硅鎮(zhèn)靜鋼叫做超純凈鋼。二、超純凈鋼的研究優(yōu)化夾雜物的組成神戶制鋼研究了amp鋼(-./0)疲勞性能與夾雜物組成的關(guān)系。試樣夾

雜物的成分標(biāo)注在圖quot的amp’’’quot三元相圖中。從1到夾雜物中’quot的含量逐漸增加;2和3熔點(diǎn)最低;從-到夾雜物的可變形程度越來越小。圖quotquot顯示了用-./0鋼制成直徑044油回火鋼絲后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗的結(jié)果。可以看出當(dāng)夾雜物熔點(diǎn)降低時疲勞壽命明顯提高，從而出現(xiàn)了最佳的夾雜??567??第二章彈簧鋼絲開發(fā)研制的新技術(shù)物組成區(qū)域，即圖quot中的斜線區(qū)域。圖quot標(biāo)注在三元相圖中的夾雜物成分圖quotquot旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗結(jié)果超純凈鋼冶煉工藝的特征常規(guī)方法是用amp’型真空脫氣，減少富quot的夾雜物，并且限制合金元素中鋁的加入。但是用這種工藝控制可變形夾雜物是十分困難的。在鋼包精煉之前先用扒渣機(jī)把堿性氧氣轉(zhuǎn)爐()的渣除去，以便控制鋼包渣的成分。然后加入專門的渣，對鋼水加熱并且充分?jǐn)嚢?，利用渣與金屬之間的反應(yīng)把夾雜物??-./??第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)的組成調(diào)整到低熔點(diǎn)。同時把鋼水中的夾雜物攪拌離散。純凈度與疲勞性能的比較用光學(xué)顯微鏡觀察直徑quot盤條試樣縱截面最大厚度夾雜物，圖amp’amp和圖amp’amp分別顯示了超純凈鋼和常規(guī)鋼夾雜物水平。從圖中明顯看出超純凈鋼具有較高的純凈度。圖amp’amp超純凈-’最大夾雜物厚度圖圖amp’amp常規(guī)-’最大夾雜物厚度圖圖amp’amp.表示用酸溶法收集的直徑quot盤條中大于’/富0’1夾雜物數(shù)目的比較。超純凈鋼夾雜物的數(shù)量大約是常規(guī)鋼的2/。??-./??第二章彈簧鋼絲開發(fā)研制的新技術(shù)疲勞試驗結(jié)果示于圖quot，試樣夾雜物水平示于圖quotamp、圖quot’和圖quot。超純凈鋼引發(fā)失效的夾雜物數(shù)目顯著低于常規(guī)鋼。圖quot酸溶法收集富氧化鋁夾雜物數(shù)量比較圖quot旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗結(jié)果超純凈鋼和鋁鎮(zhèn)靜鋼疲勞性能的比較疲勞試驗結(jié)果示于圖quot，低氧鋁鎮(zhèn)靜鋼引發(fā)失效的夾雜物數(shù)目比常規(guī)鋁鎮(zhèn)靜鋼的少。硅鎮(zhèn)靜鋼引發(fā)失效的夾雜物數(shù)目又顯著低于低氧鋁鎮(zhèn)

靜鋼。結(jié)論是硅鎮(zhèn)靜鋼比低氧鋁鎮(zhèn)靜鋼有更好的疲勞性能。制造超純凈鋼的想法是作為—-.鋼的例子提出的，這一方法不僅能用于生產(chǎn)—-.鋼，而且也能生產(chǎn)其

他氣門彈簧鋼，例如碳素鋼和-.—/鋼。??00??第十三篇彈簧鋼絲生產(chǎn)工藝技術(shù)圖quot超純凈鋼與常規(guī)鋁鎮(zhèn)靜鋼疲勞試驗結(jié)果第二節(jié)盤條剝皮表面缺陷由于引起應(yīng)力集中，也會增加該處的實(shí)際應(yīng)力，成為疲勞失效的初始點(diǎn)，所以消除表面缺陷是提高疲勞壽命的有效方法。把熱軋彈簧鋼盤條用旋削或刮削的辦法剝?nèi)ヒ欢ㄉ疃鹊谋韺?，可以消除下列缺?()熱軋工藝或隨后冷卻引起的表面裂紋;()表面脫碳;(quot)近表面非金屬夾雜物。去掉表面缺陷的盤條能用來制造高性能彈簧鋼絲，滿足彈簧行業(yè)越來越苛刻的技術(shù)要求。剝皮與不剝皮相比，在其他條件完全相同的情況下，疲勞強(qiáng)度可以提高amp’。剝皮方法分旋削和模削兩種。()旋削。旋削一般針對直徑’’的盤條，矯直后用旋轉(zhuǎn)的刀具削去一定深度的表層，盤條運(yùn)動速度amp’-./，刀具旋轉(zhuǎn)速度’’’0’’’1-./，切削刀的調(diào)整范圍最大amp。切削表面粗糙度為2amp?？蓪Α爸氐谋P條成卷地收放線處理。曾經(jīng)有過在鋼絲圓周布置多個刀具，當(dāng)鋼絲前進(jìn)時依次進(jìn)行刮削的方法，但目前刮削主要是指模削。()模削。模削可以處理直徑小于’的盤條。模削的工具是剝皮模(圖quot3)，由碳化鎢制造。工作時鋼絲由較小拉拔量的拉絲模和定位模定中心，剝皮模放置在??4’??第二章彈簧鋼絲開發(fā)研制的新技術(shù)中間進(jìn)行刮削。刮削下來的鐵削用旋轉(zhuǎn)刀具切斷(圖quot)。刮削深度為amp’amp，鋼絲運(yùn)動速度最高可達(dá)。由收線卷筒作為鋼絲前進(jìn)動力，可對-重的盤條卷對卷地處理。還可以在作業(yè)線上增加機(jī)械除鱗裝置代替酸洗。圖quot.剝皮模圖quot旋轉(zhuǎn)刀具模削具有以下優(yōu)點(diǎn):()表面比其他方法更光潔，也不會像旋削那樣留下痕記;()處理盤條尺寸范圍廣，能處理直徑以下的鋼絲，這是其他方法無法實(shí)現(xiàn)的;(quot)生產(chǎn)效率高，處理成本低，設(shè)備費(fèi)用也低;(/)操作簡便。模削的缺點(diǎn)是鋼絲表面會產(chǎn)生一種硬化層，需要進(jìn)行例如鉛淬火軟化熱處理，才能進(jìn)一步拉拔。第三節(jié)形變熱處理晶粒細(xì)化可以增加晶粒數(shù)目和晶界面積，降低應(yīng)力集中和提高位錯運(yùn)動阻力。晶粒??0??第十三篇彈簧鋼絲

生產(chǎn)工藝技術(shù)細(xì)化的作用早已在氣門彈簧制造中受到重視，在懸架簧的生產(chǎn)中也得到了驗.