不同金属成分在弹簧材料中的作用

　　不同金属成分在弹簧材料中的作用

弹簧材料

　　化学元素对弹簧性能的影响。

　　1.碳弹簧的屈服点和抗拉强度随碳含量的增加而增加，但塑性和冲击性能下降。当碳含量超过0.23%时，弹簧的焊接性恶化。因此，用于焊接的低合金结构钢的碳含量一般不超过0.20%。高碳含量也会降低弹簧的耐大气腐蚀性，露天堆场的高碳钢容易腐蚀。此外，碳可以增加弹簧的冷脆性和老化敏感性。

　　2.硅在炼钢过程中，加入硅作为还原剂和脱氧剂，因此镇静钢含硅量为0.150.30%。如果弹簧中的硅含量超过0.50-0.60%，则硅被视为合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限屈服点和抗拉强度，因此被广泛用作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅，可使强度提高15-20%。与硅、钼、钨、铬等结合，可提高耐腐蚀性和抗氧化性，可用于制造耐热钢。含硅1-4%的低碳钢具有极高的磁导率，用于制造电气工业中的硅钢片。硅含量的增加会降低弹簧的可焊性。

　　3.锰是炼钢过程中很好的脱氧剂和脱硫剂。通常，弹簧中含有0.30-0.50%的锰。当碳钢添加量超过0.70%时，即使“锰钢”不仅具有足够的韧性，而且比普通钢量的钢具有更高的强度和硬度，它也可以提高钢的淬透性，改善钢的热加工性。例如，16Mn钢的屈服点比A3钢高40%。锰含量为1114%的钢具有极高的耐磨性，用于挖掘机铲斗和球磨机等的衬板。随着锰含量的增加，弹簧的防腐能力减弱，焊接性能降低。

　　4.磷一般来说，磷是钢中的有害元素。钢的冷脆性增加会恶化焊接性，而塑性降低会恶化冷弯性能。因此，通常要求钢中磷含量低于0.045%的优质钢具有较低的要求。

　　5.硫在正常情况下也是有害元素。使弹簧热脆，降低弹簧的延展性和韧性，并在锻造和轧制过程中导致裂纹。硫也有害于可焊性并降低耐腐蚀性。因此，含硫量低于0.055%的优质钢通常要求低于0.040%。向钢中添加0.08-0.20%的硫可以提高可切削性，通常称为易切削钢。

　　6.结构钢和工具钢中的铬可以显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬还可以提高弹簧的抗氧化性和耐腐蚀性，是不锈钢和耐热钢的重要合金元素。

　　7.镍可以提高弹簧的强度，同时保持良好的塑性和韧性。高耐镍酸碱腐蚀，防锈，高温耐热。然而，由于镍是一种稀缺资源，应尽可能使用其他合金元素来取代镍铬钢。

　　8.钼可以细化弹簧的晶粒，提高淬透性和热强度，并在高温下保持足够的强度和抗蠕变性能（在高温应力下长期变形称为蠕变）。在结构钢中添加钼可以提高力学性能。它还可以抑制合金钢因火灾引起的脆性。它可以改善工具钢的发红度。

　　9钛在春天是一种强脱氧剂。可使弹簧内部结构致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性。提高焊接性能。在Cr-18-Ni-9奥氏体不锈钢中加入适量的钛可以避免晶间腐蚀。

　　10钒是一种优良的弹簧脱氧剂。在弹簧中加入0.5%的钒，可以细化弹簧的组织和晶粒，提高弹簧的强度和韧性。钒和碳形成的碳化物可以提高高温高压下的抗氢腐蚀性能。

　　11高熔点、高比重的钨是一种珍贵的合金元素。碳化钨由钨和碳组成，具有较高的硬度和耐磨性。在工具钢中添加钨可以显著提高刀具和锻模的红色硬度和热强度。

　　12铌可以细化晶粒，降低弹簧的过热敏感性和回火脆性，提高强度，但降低塑性和韧性。在普通低合金钢中添加铌，可以提高其耐大气腐蚀和高温氢、氮、氨腐蚀的能力。铌可以改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中添加铌可以防止晶间腐蚀。

　　13钴是一种稀有的贵金属，主要用于特殊弹簧和合金，如耐热钢和磁性材料。

　　14、武钢用大冶铜矿冶炼钢中常含有铜。铜可以提高强度和韧性，尤其是大气腐蚀性能。缺点是在热加工过程中容易产生热脆化，当铜含量超过0.5%时，塑性显著降低。当铜含量小于0.50%时，对焊接性没有影响。

　　15铝是钢中常用的脱氧剂。在钢中加入少量铝可以细化晶粒，提高冲击韧性，如08Al钢作为深冲板。铝还具有抗氧化性和耐腐蚀性。铝与铬、硅的结合可以显著提高钢的高温去皮性能和耐高温腐蚀性能。铝的缺点是影响钢的热加工性、焊接性和切削加工性。

　　16在硼钢中加入少量硼可以改善弹簧的致密性和热轧性能，提高强度。

　　17氮气可以提高弹簧的强度、低温韧性和焊接性，并提高时效敏感性。

　　18稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15种镧系元素。这些元素都是金属，但它们的氧化物与“地球”非常相似，所以它们通常被称为稀土。向钢中添加稀土可以改变钢中夹杂物的成分、形状、分布和性能，从而改善钢的韧性、焊接性和冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土可以提高耐磨性。