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鈮在彈簧鋼中應用

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1、車(chē)懸掛彈簧用微合金鋼的開(kāi)發(fā) 
隨著(zhù)不斷地強調減輕客車(chē)重量,人們也越來(lái)越多地將注意力放在了發(fā)展輕型懸掛部件上。集中在開(kāi)發(fā)能承受更高工作應力的彈簧鋼,從而允許使用更細的金屬線(xiàn)來(lái)減少卷曲彈簧的重量,F已開(kāi)發(fā)出一種含微量合金的彈簧鋼,其抗拉強度為2000MPa,其斷裂韌性與普通的抗拉強度為1725MPa的普通彈簧鋼相同。疲勞試驗表明,在比目前使用的普通彈簧鋼還要高的工作應力下,可以獲得非常好的耐疲勞性和耐垂弛性。這些條件的改善可以降低含碳量,并可獲得細晶奧氏體組織,同時(shí)通過(guò)合理的形變熱處理可改善微合金碳氮化物的分散度。 
(1)鋼的化學(xué)成分及工藝
 

  表1給出了該鋼的標定成分,并檢測了各種合金添加物對組織和性能的影響?梢钥闯鲈撔落摲N與其他類(lèi)鋼的顯著(zhù)差別就是含碳量較低,從而很大程度地改善了斷裂韌性。該鋼是經(jīng)過(guò)電爐冶煉﹑鋼包精煉和連鑄而生產(chǎn)出來(lái)的,熱軋是在一套裝備有斯太摩控制冷卻裝置的連軋機上進(jìn)行的。
(2)在熱處理條件下的顯微組織和性能 
熱處理條件是925℃奧氏體化﹑油淬火和340℃2小時(shí)回火。在微合金化彈簧鋼的組織中發(fā)現有馬氏體塊狀結構,在孿晶間界帶內發(fā)現細小彌散的碳化物,有可能是在再加熱和熱軋過(guò)程中未被溶解的Nb和V的碳化物,其拉伸性能見(jiàn)表2,可見(jiàn)微合金化鋼具有明顯高的屈服強度和拉伸強度。 
(3)疲勞性能 
該微合金化鋼的疲勞極限高于SAE9259。 
(4)斷裂韌性 
圖1、圖2表示出兩種鋼的斷裂韌性,微合金化鋼顯出較高的韌性。
 
  總之,開(kāi)發(fā)的該種微合金的彈簧鋼可以在汽車(chē)懸掛裝置中有效地用作高應力卷曲彈簧。其較高的抗拉強度和較好的抗疲勞性能可以被用于減輕重量。實(shí)現減輕重量將是彈簧設計和鋼性能的一個(gè)主要任務(wù),并表明可以獲得很好的抗疲勞性能和耐垂弛性。 
2.車(chē)懸掛彈簧用Nb﹑V沉淀強化彈簧鋼減重25% 
日本多數汽車(chē)用SAE9260制作懸掛彈簧,帶來(lái)諸多安全問(wèn)題。開(kāi)發(fā)高抗彈減性的彈簧用鋼迫在眉睫。SAE9260的典型成分如下例: 
Co.59﹑Si2.17﹑Mn0.86﹑P0.025﹑S0.010﹑Cr0.15﹑Al0.018。 
SAE9260鋼中加Nb或Nb﹑V復合,同時(shí)能達到細化晶粒,沉淀強化的目的。從而提高彈簧的抗彈減性。 
(1)SAE9260加Nb-V處理的特點(diǎn)細化晶粒,晶粒尺寸為原鋼的1/4。如圖3,B1為SAE9260。 
化學(xué)成分A3-A6的奧氏體晶粒度明顯優(yōu)于SAE9260,奧氏體化溫度越低越優(yōu)越。 
(2)淬透性 
淬透性是生產(chǎn)熱卷制彈簧的一個(gè)重要因素。 
圖4是端淬試驗結果。Nb-V處理鋼的淬透性如曲線(xiàn)示出的末端值,實(shí)際上是和SAE9260 相當,只表示出Nb-V炭化物完全溶固時(shí)的炭含量的作用。似乎與Nb﹑V無(wú)關(guān),但當遠離端點(diǎn)時(shí),就明顯地示出加Nb﹑V的優(yōu)越性。 
回火后的性能 
1.硬度 
從圖5見(jiàn),只加Nb的9260-Cb和不加Nb的9260b是處在同一水平,而加V加Nb的9260V-Cb3和只加V的9260-V2也是同樣硬化趨勢。9260-V2加V0.29。只有9260-V-Cb3最好。 
2.屈服強度 
不同Nb﹑V含量鋼的回火后硬度和0.05%屈服強度,0.2%屈服強度,0.2%扭轉屈服強度,在同一硬度水平上加Nb﹑V的9260b要高得多,高出100MPa左右,而扭轉屈服強度加Nb﹑V更優(yōu)越。 
(4)鈮﹑釩復合處理的抗彈減性 
在1030MPa和1128MPa應力條件通過(guò)應力松弛試驗確定抗彈減性。在大生產(chǎn)線(xiàn)卷制彈簧,900℃淬火;鼗鸷笤谏a(chǎn)線(xiàn)上噴丸處理。 
殘余剪應變似乎是硬度的函數,隨硬度的提高而降低。盡管SAE9260是所有標準規定的彈簧鋼中抗彈減性最高,但是加Nb﹑V處理的鋼抗彈減性是令人興奮的。這種鋼可在高應力下使用,減輕彈簧的重量。 
(5)Nb在SAE9260+Nb V沉淀硬化熱卷制彈簧中的作用在于不改變原SAE9260懸掛彈簧生產(chǎn)線(xiàn)的情況下,實(shí)施了SAE9260Nb﹑V處理鋼彈簧的生產(chǎn)。 
只加Nb在低于1100℃奧氏體化﹑沉淀硬化效果,微乎其微,只以細化晶粒提高抗彈減性。但是只加V可產(chǎn)生沉淀強化和細化晶粒效果,但釩的碳化物在生產(chǎn)線(xiàn)上的短時(shí)間溶于奧氏體中是困難的。試驗指出在900℃奧氏體化時(shí)只加釩的釩碳化物完全溶解需要10分鐘,而Nb-V復合加入時(shí)只需1分鐘。從不改變生產(chǎn)線(xiàn)的觀(guān)點(diǎn)看,加Nb-V是有道理的。這似乎是NbC的存在,促進(jìn)了釩的溶解。 
(6)其他幾點(diǎn)結論 
1.SAE9260加V對抗彈減性不利,對斷裂韌性不利。 
2.SAE9260-V處理后,對耐蝕性無(wú)影響,對腐蝕疲勞無(wú)影響。 
3.疲勞性能Nb-V處理鋼與原SAE9260無(wú)差別,疲勞極限均為745MPa,無(wú)論是噴丸或研磨表面試驗結果表明,鋼種間均無(wú)別。 
4.加B﹑Nb﹑V處理鋼,由于B進(jìn)一步提高淬透性。用該鋼扭桿已實(shí)用化。 
(7)SAE9260加Nb﹑V處理鋼的生產(chǎn)工藝和熱卷彈簧制作,均可沿用SAE9260一系列工藝操作,沒(méi)有任何困難。
更新時(shí)間:2024-05-21 10:12:26  點(diǎn)擊次數:
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