為了使合金彈簧鋼的歸納功能和使用壽命顯著提高,僅靠訓練過程是不夠的。我們還必須不斷尋找有益的合金元素,開發(fā)新的生產(chǎn)工藝和新的鋼種,以滿足不斷進步的需要。
彈簧鋼的多元合金化
標準合金彈簧鋼中使用的合金元素并不常見,合金系列相對簡單,未能充分利用多元化的合金效應。彈簧鋼合金化的最新發(fā)展趨勢是充分利用合金元素的復合金化作用,擴大合金元素的應用規(guī)模,特別是使用以前從未使用過的少量合金元素,選擇多元(甚至7元以上)合金系列進行彈簧鋼淬火,降低脫碳傾向,進行彈簧鋼的歸納功能。
至于脫碳活性鋼種,在鋼種中加入少量鉻、釩、鈮、鉬可以提高鋼的脫碳活性,降低彈簧鋼的脫碳,加入少量硼、釩、鉬、鎳、鉻可以降低彈簧鋼的彈性。
印度Ved.Parkash研究表明,硅錳彈簧鋼中的鉻可以提高彈簧鋼的淬透性和屈服強度(Cr加0.5%的15%),脫碳層顯著降低。南昌鋼鐵廠在訓練60Si2Mn彈簧鋼時,將鋼中剩余的鉻含量提高到0.35%-0.85%,發(fā)現(xiàn)其扁鋼的機械功能達到55SiMnVB水平。少量硼可以延長彈簧鋼的妊娠期變化,降低臨界淬火速率,然后提高鋼的淬透性,其最佳含量為0.005%-0.003%。相關(guān)文獻報告:鋼內(nèi)含0.0015%10.003%B,1.0%1.25%可替代Ni、0.1%一0.25%Mo、0.30%一0.35%Cr、0.2%一0.7%Mn、0.1%V、1.6%Si,0.00l%B可相當于1.33%Ni0.31%Cr0.04%Mo[9]。釩、鈮能細化晶粒,提高鋼材質(zhì)量;鉬、鎳可從行進鋼的塑性和表面光潔度。
稀土處理彈簧鋼
由于低硫含量電爐鋼的主要混合物是Al2O3和鋁硅酸鹽,假設(shè)在鋼中添加稀土后,可以減少鋼中混合物的數(shù)量,減少疲勞裂紋的組成,稀土也可以對鋼起到微合金化的作用,然后進行彈簧鋼的疲勞壽命。
新鋼種開發(fā)
各國對彈簧鋼種類的發(fā)展進行了大量的討論。海外重點討論了彈簧鋼的規(guī)劃應力,并提出了一些應力較高的鋼種。例如,由于Si-Mn系合金彈簧鋼具有較高的彈性減性,1988年在修訂彈簧鋼標準時增加了Si-Cr系合金鋼54SiCr6鋼;另一個例子是日本的SUP12也是Si-Cr系合金鋼。由于缺乏鉻資源,美國開發(fā)了無鉻彈簧鋼。英國TinsleyBridge公司選擇“優(yōu)選冶金”科研開發(fā)低合金彈簧鋼0.4C一Mn(Cr)B以下簡稱“實驗鋼”,與常規(guī)彈簧鋼525H60生產(chǎn)的板簧相比,實驗鋼確實表現(xiàn)出良好的外觀核心疲勞裂紋擴張能力,彈性強度和抗拉強度高于常規(guī)彈簧鋼[10]。美國專利5009843還介紹了一種具有優(yōu)異抗疲勞功能和抗彈性的低碳彈簧鋼:C009843.35%一0.55%、Si1.80%一3.00%、Mn0.50%一1.50%、Ni0.50%一3.00%、Cr0.10%一1.50%、Al0.01%一0.05%、N0.010%一0.025%。
我國彈簧鋼開發(fā)應從以下幾個方面進行探討:①60Si2Mn鋼、60Si2Mn撇鋼、60Si2MnCr鋼的最佳成分組合與應用;②引入海外部分先進鋼號;③由于低碳奧氏體彈簧鋼易于轉(zhuǎn)爐訓練,成本低,脫碳選擇性小,熱加工功能好,應有效研究、開發(fā)和應用。近年來,根據(jù)28MnSiB鋼,我國低碳奧氏體彈簧鋼先后開發(fā)了33MnSiB鋼、33MnSiB鋼和35MnSiB鋼,具有行進彈簧鋼的強度和抗彈性。