选择弹簧材料时,应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、
工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。
为了保障弹簧能够可靠地工作,其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外,还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛的就是弹簧钢,其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。图20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件,以及加工、热处理和经济性等因素,以便使选择结果与实际要求相吻合。钢是最常用的弹簧材料。当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时,可以采用有金属。此外,还有用非金属材料制做的弹簧,如橡胶、塑料、软木及空气等。
碳素弹簧钢(如65、70钢):价格便宜、来源方便,但弹性极限低;
低锰弹簧钢(如65Mn):淬透性好、强度较高,淬火后易产生裂纹
铬钒钢(如50CrVA):耐疲劳和抗冲击性能好,价格贵,用于要求高的场合。
表20-2主要弹簧材料及其许用应力
类别 | 代号 | 许用扭应力[τT] | 许用弯曲应力[σb]/MPa | 切变模量G/GPa | 弹性模量E/GPa | 推荐硬度范围 HRC | 推荐使用温度 °C | 特性及用途 | |||
Ⅰ类弹簧 | Ⅱ类弹簧 | Ⅲ类弹簧 | Ⅰ类弹簧 | Ⅱ类弹簧 | |||||||
钢丝 | 碳素弹簧钢丝 Ⅰ,Ⅱ,Ⅱa,Ⅲ | 0.3σb | 0.4σb | 0.5σb | 0.5σb | 0.625σb | 81.5~78.5 | 204~202 | - | -40~120 | 强度高,性能好,适于做小弹簧 |
60Si2Mn 60Si2MnA | 471 | 627 | 785 | 785 | 981 | 78.5 | 197 | 45~50 | -40~200 | 弹性好,回火稳定,易脱碳,适于做受大载荷的弹簧 | |
65Si2MnWA 60Si2CrVA | 560 | 745 | 931 | 931 | 1167 | 47~52 | -40~250 | 强度好,耐高温,弹性好 | |||
30W4Cr2VA | 442 | 588 | 735 | 735 | 920 | 43~47 | -40~350 | 高温强度好,淬透性好。 | |||
50CrVA | 45~50 | -40~210 | 高疲劳强度,淬透性和回火稳定性好 | ||||||||
不锈钢 | 1Cr18Ni9Ti | 324 | 432 | 540 | 540 | 677 | 71.5 | 193 | - | -250~300 | 耐腐蚀,耐高温,适于做小弹簧 |
4Cr13 | 442 | 588 | 735 | 735 | 920 | 75.5 | 215 | 48~53 | -40~300 | 耐腐蚀,耐高温,适于做大弹簧 | |
Co40CrNiTiMo | 500 | 666 | 834 | 834 | 1000 | 76.5 | 197 | = | -40~500 | 耐腐蚀,高强度,无磁,高弹性 | |
青铜丝 | Qsi-3 | 265 | 353 | 442 | 442 | 550 | 40.2 | 93 | HB90~120 | -40~120 | 耐腐蚀,防磁好 |
QSn4-3 | 39.2 | ||||||||||
Qbe2 | 353 | 442 | 550 | 550 | 735 | 42.2 | 129.5 | 37~40 | 耐腐蚀,防磁,导电性及弹性好 | ||
注:1.按受力循环次数N不同,弹簧分为三类:Ⅰ类N>106;Ⅱ类N=103~105以及受冲击载荷的场合;Ⅲ类N<103。
2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组,Ⅰ组强度最高,依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
3.弹簧的工作极限应力τlim:Ⅰ类≤1.67[τ];Ⅱ类≤1.25[τ];Ⅲ类≤1.12[τ]。
4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5~4mm直径有效,>4mm取下限。
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表20-2主要弹簧材料及其许用应力 注: 1.按受力循环次数N不同,弹簧分为三类:Ⅰ类N>106;Ⅱ类N=103~105以及受冲击载荷的场合;Ⅲ类N<103。 2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组,Ⅰ组强度最高,依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。 3.弹簧的工作极限应力τlim:Ⅰ类≤1.67[τ];Ⅱ类≤1.25[τ];Ⅲ类≤1.12[τ]。 4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。 5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5~4mm直径有效,>4mm取下限。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
弹簧常用材料
(摘自GB/T1239.6-92)
标准号 | 标准名称 | 牌号 | 直径规格(mm) | 剪切模量G(MPa) | 推荐硬度HRC | 推荐使用温度℃ | 性??能 |
GB 4357 | 碳素弹簧钢丝 | 25~80 40Mn~70Mn | B级:0.08~13.0 C级:0.08~13.0 D级:0.08~6.0 | 79000 | - | -40~130 | ?强度高,性能好。B级、C级和D级分别用于低、中和高应力弹簧。 |
GB 4358 | 琴钢丝 | 60~80 T8MnA~T9A 60Mn~70Mn | G1组:0.08~6.0 G2组:0.08~6.0 F组:2.0~5.0 | 79000 | - | -40~130 | ?强度高,韧性好。用于重要的小弹簧,G2组较G1组强度高,F组主要用于阀弹簧。 |
GB 4359 | 阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝 | 65Mn 70 | 2.0~6.0 | 79000 | - | -40~150 | ?强度高,性能好。用于内燃机阀门弹簧或类似用途弹簧。 |
GB 4360 | 油淬火回火碳素弹簧钢丝 | 55、60、60Mn、 65、65Mn、70、 70Mn、75、80 | A类、B类 2.0~12.0 | 79000 | - | -40~150汽车弹簧 | ?强度高,性能好。适用于普通机械用弹簧。B类比A类强度高。 |
GB 4361 | 油淬火回火硅锰弹簧钢丝 | 60Si2MnA | A类、B类、C类 2.0~14.0 | 79000 | - | -40~200 | ?强度高,弹性好。易脱碳,用于叫高负荷的弹簧。A类和B类用于一般用途的弹簧,B类和C类用于汽车悬挂弹簧。 |
GB 4362 | 阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝 | 55CrSi | 1.6~8.0 | 79000 | - | -40~250 | ?有较强的疲劳强度,用于较高工作温度的高应力内燃机阀门弹簧或其他类似弹簧。 |
GB 2271 | 阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝 | 50CrVA | 1.0~10.0 | 79000 | - | -40~210 | ?有较强的疲劳强度,用于较高工作温度的高应力内燃机阀门弹簧或其他类似弹簧。 |
GB 5218 | 硅锰弹簧钢丝 | 60Si2MnA 65Si2MnWA 70SI2MnA | 1.0~12.0 | 79000 | 45~50 | -40~200 | ?强度高,较好的弹性、易脱碳。用于普通机械的较大弹簧。 |
GB 5219 | 铬钒弹簧钢丝 | 50CrVA | 0.8~12.0 | 79000 | 45~50 | -40~210 | ?高温时强度性能稳定,用于较高温度下的弹簧,如内燃机阀门弹簧等。 |
GB 5220 | 阀门用铬钒弹簧钢丝 | 50CrVA | 0.5~12.0 | 79000 | 45~50 | -40~210 | ?高温时强度性能稳定,用于较高温度下的弹簧,如内燃机阀门弹簧等。 |
GB 5221 | 铬硅弹簧钢丝 | 55CrSiA | 0.8~6.0 | 79000 | 45~50 | -40~250 | ?高温时强度性能稳定,用于较高温度下的高应力弹簧。 |
YB(T) 11 | 弹簧用不锈钢丝 | ?????A组: 1Cr18Ni9、???0Cr19Ni10、0Cr17NI12Mo2 ????B组: 1Cr18Ni9、 0Cr18Ni10 ???C组: 0Cr17Ni8Al | 全部 0.8~12.0 | 71000 | -200~300 | ?耐腐蚀、耐高、低温,用于腐蚀或高、低温条件下工作的小弹簧。 | |
GB 3121 | 硅青铜线 | QSi3-1 | 0.1~6.0 | 41000 | HB90~100 | -40~120 | ?有较高的耐腐蚀和防磁性能。用于机械和仪表等用弹性元件。 |
GB 3124 | 锡青铜线 | QSn4-3 QSN6.5-0.1 QSn6.5-0.4 QSn7-0.2 | 0.1~6.0 | 40000 | HB90~100 | -250~120 | ?有较高的耐磨损、耐腐蚀和防磁性能。用于机械和仪表等用弹性元件。 |
GB 3134 | 铍青铜线 | QBe2 | 0.03~6.0 | 44000 | 37~40 | -200~120 | ?有较高的耐磨损、耐腐蚀、防磁和导电性能。用于机械和仪表等用精密弹性元件。 |
GB 1222 | 热扎弹簧钢 | 65Mn | 5~80 | 78000 | 45~50 | -40~120 | ?弹性好。用于普通机械用弹簧。 |
55Si2Mn 55Si2Mn8 60Si2Mn 60Si2MnA | 5~80 | 78000 | 45~50 | -40~200 | ?较高的疲劳强度,弹性好,广泛用于各种机械、交通工具等用弹簧。 | ||
55CrMnA 60CrMnA | 5~80 | 78000 | 47~52 | -40~250 | ?弹性好,抗高温,用于承受较重负荷的较大弹簧。 | ||
50CrVA | 5~80 | 78000 | 45~50 | -40~210 | ?高的疲劳强度,抗高温。用于较高工作温度下的较大弹簧。 | ||
我认为65Mn比较好,不知道你们用弹簧钢做什么产品,请看65Mn,60Si2Mn,50CrVA弹簧钢的区别
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