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弹簧材料比较.doc

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弹簧材料比较选择弹簧材料时,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,可以采用有色金属此外,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,淬火后易产生裂纹硅锰弹簧钢(如60Si2MnA):弹性极限高,回火稳定性好,力学性能良好;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,Ⅲ0.3σb0.4σb0.5σb0.5σb0.625σb81.5~78.5204~202--40~120强度高,性能好,适于做小弹簧60Si2Mn60Si2MnA47162778578598178.519745~50-40~200弹性好,回火稳定,易脱碳,适于做受大载荷的弹簧65Si2MnWA60Si2CrVA560745931931116747~52-40~250强度好,耐高温,弹性好30W4Cr2VA44258873573592043~47-40~350高温强度好,淬透性好50CrVA45~50-40~210高疲劳强度,淬透性和回火稳定性好不锈钢1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193--250~300耐腐蚀,耐高温,适于做小弹簧4Cr1344258873573592075.521548~53-40~300耐腐蚀,耐高温,适于做大弹簧Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40~500耐腐蚀,高强度,无磁,高弹性青铜丝Qsi-326535344244255040.293HB90~120-40~120耐腐蚀,防磁好QSn4-339.2Qbe235344255055073542.2129.537~40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,Ⅲ0.3σb0.4σb0.5σb0.5σb0.625σb81.5~78.5204~202--40~120强度高,性能好,适于做小弹簧60Si2Mn60Si2MnA47162778578598178.519745~50-40~200弹性好,回火稳定,易脱碳,适于做受大载荷的弹簧65Si2MnWA60Si2CrVA560745931931116747~52-40~250强度好,耐高温,弹性好30W4Cr2VA44258873573592043~47-40~350高温强度好,淬透性好。

50CrVA45~50-40~210高疲劳强度,淬透性和回火稳定性好不锈钢1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193--250~300耐腐蚀,耐高温,适于做小弹簧4Cr1344258873573592075.521548~53-40~300耐腐蚀,耐高温,适于做大弹簧Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40~500耐腐蚀,高强度,无磁,高弹性青铜丝Qsi-326535344244255040.2 93HB90~120-40~120耐腐蚀,防磁好QSn4-339.2Qbe235344255055073542.2129.537~40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<1032.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GB4357 碳素弹簧钢丝 25~8040Mn~70Mn B级:0.08~13.0C级:0.08~13.0D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 GB4358 琴钢丝 60~80T8MnA~T9A60Mn~70Mn G1组:0.08~6.0G2组:0.08~6.0F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 GB4359 阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝 65Mn70 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 GB4360 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   强度高,性能好适用于普通机械用弹簧B类比A类强度高 GB4361 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 GB4362 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 GB2271 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 GB5218 硅锰弹簧钢丝 60Si2MnA65Si2MnWA70SI2MnA 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 GB5219 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 GB5220 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 GB5221 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 GB3121 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 GB3124 锡青铜线 QSn4-3QSN6.5-0.1QSn6.5-0.4QSn7-0.2 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 GB3134 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 GB1222 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 55Si2Mn55Si2Mn860Si2Mn60Si2MnA 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。

 55CrMnA60CrMnA 5~80 78000 47~52 。

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