第20章弹簧\弹簧材料、选材和弹簧制造\20.2.1 弹簧材料

第20章弹簧\20.2 弹簧材料、选材和弹簧制造\20.2.1 弹簧材料

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20.2.1 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。

图20-2 碳素钢丝直径与强度的关系

类别	代号	许用扭应力[τ_T]			许用弯曲应力[σ_b]/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
类别	代号	Ⅰ类弹簧	Ⅱ类弹簧	Ⅲ类弹簧	Ⅰ类弹簧	Ⅱ类弹簧	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
钢丝	碳素弹簧钢丝 Ⅰ,Ⅱ,Ⅱa,Ⅲ	0.3σ_b	0.4σ_b	0.5σ_b	0.5σ_b	0.625σ_b	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	442	588	735	735	920			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	265	353	442	442	550	39.2	93	HB90～120		耐腐蚀，防磁好
	Qbe2	353	442	550	550	735	42.2	129.5	37～40		耐腐蚀，防磁，导电性及弹性好

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。