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所有彈簧產(chǎn)品中,氣門彈簧對材料要求為嚴格,特別是高應力及異型截面氣門彈簧對材料要求近乎苛刻。例如,要求抗拉強度達到2000MPa;對氧化物、硫化物的夾雜物等級要求均達到0級;異型截面材料對曲率、長短軸等有特殊要求。目前,國外氣門彈簧專用彈簧鋼生產(chǎn)主要集中在日本、韓國、瑞典,生產(chǎn)企業(yè)有日本鈴木、三興、住友、神鋼鋼線、韓國KisWire、瑞典Garphyttan等,幾乎壟斷了中國全部異型截面和高應力氣門彈簧鋼市場。2000年以后,隨著新型發(fā)動機的開發(fā),對發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度和輕量化、緊湊化的要求越來越高,因此日本開始采用2100-2200MPa的OT鋼絲。在此情況下,不僅要調(diào)整合金成分,還要對現(xiàn)有制造工藝進行改進,低溫彌散硬化成為必不可少的工藝。然而,低溫彌散硬化后的彈簧形狀發(fā)生變化,為了提高形狀和尺寸的控制精度,控制整個制造工序中的形狀變化的技術開始引人關注。






Q255和Q275鋼碳的質(zhì)量分數(shù)稍高,強度較高,塑性、韌性較好,可進行焊接,通常軋制成型鋼、條鋼和鋼板作結構件以及制造簡單機械的連桿、齒輪、聯(lián)軸節(jié)、銷等零件。
(2)碳素工具鋼
碳素工具鋼是基本上不含合金元素的高碳鋼,含碳量在0.65%~1.35%范圍內(nèi),其生產(chǎn)成本低,原料來源易取得,切削加工性良好,處理后可以得到高硬度和高耐磨性,所以是被廣泛采用的鋼種,用來制造各種刃具、模具、量具。
但這類鋼的紅硬性差,即當工作溫度大于250℃時,鋼的硬度和耐磨性就會急劇下降而失去工作能力。另外,碳素工具鋼如制成較大的零件則不易淬硬,而且容易產(chǎn)生變形和裂紋。
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目前,中國汽車用齒輪鋼的主體鋼種仍是20CrMnTi,該鋼種通常采用氣體滲碳工藝,由于滲碳氣氛中氧化性氣體的存在,導致滲層中對氧親和力較大的元素Si、Mn、Cr在晶界處發(fā)生氧化,形成晶界氧化層。晶界氧化層的發(fā)生會導致滲層Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降,降低滲層的淬透性,從而降低滲層的硬度并導致非馬氏體組織的產(chǎn)生,進而顯著降低齒輪的疲勞性能。為解決這一問題可以采用兩種手段:
1)采用特殊的熱處理工藝。真空滲碳可降低滲碳氣氛中的氧勢,從而可以較為有效地減小滲碳層晶界氧化的發(fā)生程度;稀土滲碳工藝也可以降低晶界氧化程度,由于稀土優(yōu)先在工件表面富集并擇優(yōu)沿鋼的晶界擴散,而且與氧的親合力遠比Si、Mn、Cr高得多,它將優(yōu)先與氧結合,阻礙氧原子繼續(xù)向內(nèi)擴散,從而有助于減輕非馬氏體組織的產(chǎn)生。