彈簧材質(zhì)應(yīng)該具備哪些性能？

（1）彈簧工作時(shí)，表面承受的應(yīng)力最大，疲勞損傷往往從鋼絲表面開始。對于在重要場合使用的彈簧，如氣門彈簧和懸架彈簧，其使用壽命有數(shù)百萬次、千萬次甚至更長，這就對材料的疲勞性能提出了更高的要求。影響材料疲勞性能的因素很多，如化學(xué)成分、硬度、鋼的純度、表面質(zhì)量和金相組織，特別是材料的表面質(zhì)量。在彈簧工作過程中，材料的表面缺陷，如裂紋、褶皺、鱗片、銹跡、凹坑、劃痕、壓痕等，容易引起應(yīng)力集中。應(yīng)力集中位置往往是疲勞失效的疲勞源。
 

（2） 表面脫碳易產(chǎn)生疲勞源，嚴(yán)格控制脫碳層深度也是非常重要的質(zhì)量指標(biāo)。為了提高彈簧材料的表面質(zhì)量，可以對材料表面進(jìn)行拋光或拋光。在拉拔鋼絲之前，可以通過剝落工藝剝?nèi)ヒ粚硬牧系钠?，這樣可以去除大部分表面缺陷。彈簧熱處理時(shí)，可采用控制氣氛或真空熱處理，防止表面脫碳和氧化。

（1）為了提高彈簧的抗疲勞破壞和松弛能力，彈簧材料應(yīng)具有較高的屈服強(qiáng)度和彈性極限，特別是高的屈服強(qiáng)度比。一般來說，材料的彈性極限與屈服強(qiáng)度成正比，因此彈簧設(shè)計(jì)者和制造商總是希望材料具有較高的屈服強(qiáng)度。但是，彈簧材料的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比較接近，例如冷拔碳鋼絲的屈服強(qiáng)度約為90%左右：由于抗拉強(qiáng)度比屈服強(qiáng)度更容易測量，所以抗拉強(qiáng)度是在材料交付時(shí)提供的，因此，在設(shè)計(jì)和制造中，通常以抗拉強(qiáng)度作為依據(jù)。
 

（2） 然而，拉伸強(qiáng)度越高，材料就越好。強(qiáng)度過高會降低材料的塑性和韌性，增加脆性傾向。材料的抗拉強(qiáng)度與其化學(xué)成分、金相組織、熱處理、冷加工（拉拔或軋制）程度及其它強(qiáng)化工藝有關(guān)?？估瓘?qiáng)度與疲勞強(qiáng)度之間也存在一定的關(guān)系。當(dāng)材料低于1600mpa時(shí)，其疲勞強(qiáng)度隨拉伸強(qiáng)度的增加而增加。

（1）在彈簧制作過程中，材料需要經(jīng)歷不同程度的加工變形，因此要求材料具有一定的塑性。例如，形狀復(fù)雜的拉扭彈簧的卸扣和扭臂曲率半徑很小時(shí)，在加工纏繞或沖彎時(shí)，彈簧材料應(yīng)無裂紋、損傷等缺陷。同時(shí)，當(dāng)彈簧承受沖擊載荷或可變載荷時(shí)，材料應(yīng)具有良好的韌性，這對提高彈簧的使用壽命有很大的好處。

（1）許多彈簧對載荷精度要求較高，如閥門彈簧的載荷偏差不應(yīng)大于規(guī)定載荷的5%~6%。以圓鋼絲彈簧為例，當(dāng)鋼絲直徑偏差為1%時(shí)，載荷將產(chǎn)生約4%的偏差。由此可見，嚴(yán)格的尺寸精度對保證彈簧的質(zhì)量也非常重要。

（1）材料的均勻性要求是指材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、尺寸偏差等指標(biāo)的均勻性和穩(wěn)定性。如果材料的性能各方面不一致，將給彈簧的生產(chǎn)帶來很大的困難，導(dǎo)致產(chǎn)品的幾何尺寸、硬度、載荷等參數(shù)離散化，并產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻甚至廢品。

為滿足上述性能要求，彈簧鋼必須具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量，包括嚴(yán)格控制化學(xué)成分、高純度、低雜質(zhì)含量、低非金屬夾雜物含量，并控制其形狀、粒度和硬度。

（2） 此外，還要求鋼的均勻性和穩(wěn)定性。彈簧鋼還應(yīng)具有良好的表面質(zhì)量和高精度的形狀和尺寸。連鑄在彈簧鋼生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。與壓鑄相比，連鑄可以通過電磁攪拌和低溫鑄造降低鋼的偏析，改善鋼的均勻性；減少二次氧化，改善鋼表面脫碳；使鋼的組織和性能穩(wěn)定均勻；提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效率；配合爐外精煉技術(shù)，降低低氧含量，有效控制鋼的化學(xué)成分。

（3） 在彈簧鋼的尺寸偏差、斷面形狀、表面質(zhì)量和沿鋼長的顯微組織均勻性要求不斷提高的情況下，國外廣泛采用全連軋機(jī)，不斷改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)高速化，無扭無張力軋制。為了保證鋼材的尺寸精度，采用短應(yīng)力線或預(yù)應(yīng)力軋機(jī)。