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            汽車板簧材料與工藝試驗
            - 2021-11-18-

              汽車板簧是汽車懸架系統的重要組成部分,是汽車在惡劣工況下的易損件,因此對其機械性能有著嚴格的要求。眾所周知,零件的力學性能在保證材料質量的前提下,取決于熱處理工藝,熱處理工藝也要根據使用的材料來確定。

              根據應用要求,板簧材料應為中高碳合金鋼。國外常用的鋼種有硅錳系、鉻錳系、鉻釩系和鉻錳硼系,含碳量約為0.5%-0.65%。如美國SAE926O、SAE5160、SAE51B60等。我國常用的鋼種有Si-Mn系列,如55SiMnVB、55Si2Mn、60Si2Mn,以及近年來發展起來的低碳彈簧鋼,如28MnSiB、30MnSiB、35MnSiVB等。我國彈簧鋼標準中雖然有Cr-Mn系和Cr-V系,但由于我國資源狀況,價格相對較貴。

              一汽新開發的9t柴油車汽車板簧設計材料為55SiMnVB鋼,但這種材料供不應求,價格昂貴,不利于工業化生產,因此決定用60Si2Mn替代55SiMnVB鋼。

              彈簧淬火的目的是用合理的冷卻方法冷卻奧氏體化鋼,形成馬氏體,然后回火,達到所需的組織和性能。根據各種彈簧鋼的過冷奧氏體轉變曲線和末端淬火曲線,彈簧鋼的馬氏體形成溫度在300℃左右。因此,合適的冷卻介質在300℃以下應有較慢的冷卻能力,在300℃以上應有較快的冷卻速度,使過冷奧氏體不會形成珠光體型或貝氏體型組織,這就是所謂的“淬火不透”。這種介質,一方面,確保汽車板簧在所有部分都硬化;另一方面也保證了熱處理后的力學性能。

              我國汽車板簧熱處理淬火介質一直采用油,如N15、N32(10號、20號)機油或柴油,可滿足300℃以下的緩冷,但由于300℃以上的緩冷速率較慢,不適合大截面汽車板簧。例如,在上述油中淬火的55Si2Mn和60Si2Mn鋼的較大硬化層只能達到12mm,淬透性較好的55SiMnVB鋼只能達到16mm左右。近年來,隨著變截面汽車板簧的發展,使用的鋼材厚度變得更厚。硅錳系統超過12毫米不能使用,硅錳釩硼系統超過16毫米不能使用,使用鉻錳系統和鉻釩系統會增加汽車板簧的成本。此外,油淬嚴重污染環境,容易發生火災。

              近年來,我國開發了一系列低碳彈簧鋼,如28MnSiB、30SiMnB、35SiMnVB等鋼種,其中只有28MnSiB和30SiMnB鋼可以水淬,因為當鋼的含碳量高時,鋼可以水淬。



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