弹簧材料:
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。
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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 |
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Ⅰ类弹簧 |
Ⅱ类弹簧 |
Ⅲ类弹簧 |
Ⅰ类弹簧 |
Ⅱ类弹簧 |
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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 |
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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 |
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65Si2MnWA
60Si2CrVA |
560 |
745 |
931 |
931 |
1167 |
47～52 |
-40～250 |
强度好，耐高温，弹性好 |
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30W4Cr2VA |
442 |
588 |
735 |
735 |
920 |
43～47 |
-40～350 |
高温强度好，淬透性好。 |
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50CrVA |
45～50 |
-40～210 |
高疲劳强度，淬透性和回火稳定性好 |
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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 |
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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 |
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Co40CrNiTiMo |
500 |
666 |
834 |
834 |
1000 |
76.5 |
197 |
= |
-40～500 |
耐腐蚀，高强度，无磁，高弹性 |
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青铜丝 |
Qsi-3 |
265 |
353 |
442 |
442 |
550 |
40.2 |
93 |
HB90～120 |
-40～120 |
耐腐蚀，防磁好 |
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QSn4-3 |
39.2 |
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Qbe2 |
353 |
442 |
550 |
550 |
735 |
42.2 |
129.5 |
37～40 |
耐腐蚀，防磁，导电性及弹性好 | |
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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。
弹簧制造
螺旋弹簧的制造工艺过程如下：
①绕制；
②钩环制造；
③端部的制作与精加工；
④热处理；
⑤工艺试验等，对于重要的弹簧还要进行强压处理。
弹簧的绕制方法分冷卷法与热卷法两种。
（1）冷卷法：簧丝直径d≤8mm的采用冷卷法绕制。冷态下卷绕的弹簧常用冷拉并经预先热处理的优质碳素弹簧钢丝，卷绕后一般不再进行淬火处理，只须低温回火以消除卷绕时的内应力。
（2）热卷法：簧丝直径较大（d>8mm）的弹簧则用热卷法绕制。在热态下卷制的弹簧，卷成后必须进行淬火、中温回火等处理。
对于重要的弹簧，还要进行工艺检验和冲击疲劳等试验。为提高弹簧的承载能力，可将弹簧在超过工作极限载荷下进行强压处理，以便在簧丝内产生塑性变形和有益的残余应力，由于残余应力的符号与工作应力相反，因而弹簧在工作时的最大应力比未经强压处理的弹簧小。
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