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高温弹性合金弹簧和钛合金弹簧的热处理


  高温弹性合金弹簧和钛合金弹簧的热处理
  
  (1)高温弹性合金弹簧的热处理 高温下使用的弹性合金有铁基和镍基两大类。
  
  1)铁基高温合金 用来制作弹簧的有GHl35、GH132等。其中铬的作用主要使金属表面形成一层致密的氧化膜,镍的作用是使基体保持奥氏体组织(因为在高温时奥氏体钢比铁素体钢具有更高的热强性),并与钛、铝等元索形成具有强烈沉淀强化作用的金属间化合物γ相Ni3(TiAD)和Ni3 (AlTi)。钨和钼主要起固溶强化的作用,硼的作用是净化晶界,提高抗蠕变的能力。
  
  2)镍基高温合金 常用的有 GH169Inconel-X-750)。这类材Inconel-718)、GH145(料比铁基高温合金有更高的耐热性能和耐腐蚀性能。
  高温合金主要用于制造在较高温度下使用的弹簧,高温下服役的弹簧除会发生通常的蠕变和松弛等现象外,还由于分子热运动的加剧而导致原子间结合力下降。材料的弹性模量E和切变模量G的数值从本质上来看是反映了原子间的结合力,因此温度升高,原子间距增大,必然导致E值和G值的下降。一般钢温度每升高100℃,E值和G值约下降3% ~5%。
  
  因为弹簧的弹性力和扭矩都和材料的弹性模量成正比,所以在高温下即使弹簧的几何尺寸不发生变化,但弹性力和扭矩要低于常温。在计算时G值可参照表5-28进行估算。
  
  (2)钛合金弹簧的热处理 钛合金弹簧的特点是密度小(p=4.4~4. 6g/em23)、具有高的比强度和良好的耐腐蚀性能。除此之外钛合金弹簧还有较好的热强性和低温性能,有些类型的钛合金弹簧能通过热处理时效进行强化。钛合金弹簧主要用于制造特殊用途的弹簧。常用的是a+β型钛合金弹簧 TC3(Ti-5Al-4V)和 TC4(Ti-6Al-4V)。 TC3的固溶温度为800~850℃, TC4 固溶温度为900~950℃,保温时间可按下列经验公式计算:T=3d+(5~8)min
  
  钛合金弹簧的时效温度为480~560℃,时效时间为4~8h, TC3和TC4 经热处理后的力学性能见表5-29。

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