国内弹簧材料的发展状态

随着弹簧应用技术的发展，对弹簧材料提出了更高的要求。主要是在高应力下的提高疲劳寿命和抗松弛性能方面；其次是根据不同的用途，要求具有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等方面。为此，弹簧材料除开发了新品种外，另从严格控制化学成分，降低非金属夹杂，提高表面质量和尺寸精度等方面取得了有益的成效。

(1)弹簧钢生产工艺的发展 为了提高弹簧钢的质量，工业发达国家已普通采用炉外精炼技术、连铸工艺、新型轧制和在线自动检测及控制设备等。

(2)合金钢的发展 合金元素的主要作用是提高力学性能，改善工艺性能及赋予某种特殊性能。气门弹簧和悬架弹簧已广泛应用SiCr钢。Si是抗应力松弛最好的合金元素，在SiCr钢中添加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo钢，可以提高疲劳寿命和抗松弛性能。同时SiCr拉拔钢丝，其在高温下工作时的抗松弛性能，比琴钢丝和重要用途碳素弹簧钢丝要好。随着发动机高速小型化，抗颤振性能好、质量轻、弹性模量小的Ti合金得到了较为广泛的应用，其强度度达2000MPa。

(3)低碳奥氏体钢的发展 低碳奥氏体钢38SiMnB是我国自主研发的一种新型的高性能弹簧钢，在此基础上开发的38SiMnVBE更具优越性，具有高强韧性、高淬透性、高应用性和高性能比。在进行超细晶粒控制轧制后，其抗拉强度σb (2030—2140)MPa，屈服强度σ0.2(900—2010)MPa，伸长率δ5(12～15)％，面缩率ψ(48—55)％。为少片变截面板弹簧提供了高性能的材料。

(4)不锈钢的发展 我国是生产不锈钢的大国，随着不锈钢的生产发展， 自然也开发厂不少品种， 目前已达50多种，基本满足了国内生产发展的需要，对当前开发的一些新品种作简要说明。

(5)弹簧钢丝的发展 弹簧钢丝经过100多年的发展，工艺技术经历了由铅淬火到油淬火．现又发展到感应加热淬火。再加上工艺技术装备不断创新和完善，品种质量不断更新。近来开发的阀门用弹簧钢丝感应加热淬火和回火处理工艺，试验证明，由于感应加热时间短，淬火组织细小，钢丝表面几乎没有脱碳层，所以其塑性、韧性、抗松弛性、断裂韧性、延迟断裂抗力、疲劳寿命等都比油淬火回火钢丝有较大提高。

另一种研究取得成效的超细晶粒形变热处理钢丝已能实地应用，超细晶粒形变处理是组织超细化与形变热处理相结合的一种复合强韧化工艺。它既可提高钢丝的力学性能，同时又能改善钢丝的表面质量。材料表面质量对疲劳性能影响很大。为了保证表面质量，对有特殊要求的材料采用剥皮工艺，将表层去掉0．1mm。对0．5mm深度的缺陷采用涡流探伤。对拔丝过程表面产生的凹凸不平，可用电解研磨，使表面粗糙度降到Ra(6．5-3．4)μm。

(6)不锈钢丝的发展 近年来国外不锈弹簧钢丝生产发展较快。国内需求量增大的品种主要为1Crl8Ni9和OCrl7Ni7AI。

先进的钢丝生产工艺流程特点是盘条首先剥皮处理，去除热加工在表面造成的缺陷，除第一次固溶处理后要进行酸洗外，整个冷加工过程均保持光亮表面。

随着工艺的发展，不锈钢丝的生产流程进一步简化，将部分原属金属制品行业质量控制简化，转换为对盘条质量的要求。在粗拉丝机后，应用清洁球擦拭和水中清洗，去除表面涂层和残余润滑膜。在光亮热处理前配备电解酸洗、碱中和、水冲洗和烘干装置，彻底去除钢丝表面油污，改善表面质量。

(7)形状记忆合金的开发 目前在弹簧方面有应用前途的单向形状记忆合金，以50Ti和50Ni性能最好。形状记忆合金制成的弹簧，受温度的作用可伸缩。主要用于恒温、恒载荷、恒变形量的控制系统中。由于是靠弹簧伸缩推动执行机构，所以弹簧的工作应力变化较大。

(8)陶瓷的应用 陶瓷的弹性模量高，断裂强度低，适用于变形不大的地方。目前正在开发的有耐热、耐磨、绝缘性好的陶瓷，应用的有超塑性锌合金(SPZ)，在常温下具有高的强度。另外，还有高强度的氮化硅，能耐高温，可达1000~C。但陶瓷弹簧不适用于在冲击载荷下工作。

(9)纤维增强塑料在弹簧中应用 玻璃纤维增强塑料(GFRP)板簧在英、美和日本等国已广泛应用，除用于横置悬架外，还可用于特殊轻型车辆，如赛车的纵置悬架。目前又研制成功了碳素纤维增强塑料(CFRP)悬架弹簧，比金属板簧要轻20％。