汽车钢板弹簧与工艺试验

发布日期:[09-12-16 22:45:14] 浏览人次:[]

汽车钢板弹簧与工艺试验

隋福楼,于淑敏、赵  宇、尹 

(吉林工学院材料工程系,吉林  长春  130012

摘要:研究了汽车钢板弹簧用60Si2Mn钢代替55SiMnVB钢及其热处理工艺,结果表明,60Si2Mn弹簧钢使用今禹淬火介质进行热处理之后,可明显提高淬透性,消除淬火软点,并使其硬度提高2~4HRC。产品疲劳寿命>14万次,符合技术要求。道路试验表明采用60Si2Mn钢制造的板弹簧性能完全满足使用要求,且成本明显降低。

关键词钢板弹簧水基淬火液60Si2Mn疲劳寿命

中图分类号:TG 142.41    文献标识码:B     文章编号:0254-6051200909-0038-03

Plate Spring Material of Truck and Its Technological Test

SUI Fu-lou, Yu Shu-min, ZHAO Yu, YIN Jian

(Department of Materials Engineering, Jilin Institute of Technology, Changchun Jilin 130012, China)

Abstract: It is researched the steel-plane spring of truck, by use of steel 60Si2Mn instead of the steel 55SiMnVB and the heat treatment. The result indicates that by use of steel 60Si2Mn which is treated with water-based quenchant JYX-XX, it can increase the hardenability, eliminate the quenching soft spot, and increase the hardness 2~4HRC, Fatigure life is over 140 000 times, reaching technical requirement. Road-test indicates that the property of 60Si2Mn steel-plane spring fully satisfied the using requirement.

Key words: steel-plane spring; water-based quenchant; stell 60Si2Mn; steel 55SiMnVB; fatigue life.

1  引言

板簧是汽车悬架系统中的重要部件,工作条件恶劣,使汽车的易损件,因而对其力学性能有严格的要求。众所周知,汽车力学性能在材料质量保证的前提下取决于热处理工艺,而热处理工艺也应根据所用材料来决定。

根据使用要求,作为板簧材料应是中高碳的合金钢。国外常用钢号一般为含碳量在0.5%~0.65%左右的Si-Mn系、Cr-Mn系、Cr-V系以及Cr-Mn-B系等。如美国的SAE9260SAE5160SAE51B60等。我国常用钢号为Si-Mn系,如55SiMnVB55Si2Mn60Si2Mn以及近年发展起来的低碳弹簧钢,如28MSiB30MnSiB35MnSiVB等。虽然在我国弹簧钢标准也有Cr-Mn系、Cr-V系,但由于我国资源情况,其价格较贵。

一汽新开发的9t柴油车板簧设计材料为55SiMnVB钢,但该材料短缺且价格也较贵,不利于工业生产,决定拟用60Si2Mn代替55SiMnVB钢。

弹簧淬火目的是把奥氏体化的钢材,以合理的冷却方式冷却,形成马氏体,然后回火,达到希望的组织和性能。由各种弹簧钢的冷却奥氏体转变曲线和端淬曲线可知,弹簧钢的马氏体形成温度在300摄氏度左右。因此合适的冷却介质应该在300摄氏度以下有较慢冷却能力而在300摄氏度以上有则冷却较快,以使过冷奥氏体不致形成珠光体类型或贝氏体类型的组织,即所谓“淬不透”。这样的介质,一方面保证了板簧在全部截面上淬透;另一方面也保证了热处理后的力学性能。

我国板簧热处理淬火介质一直沿用油,如N15N3210号及20号)机油或柴油,它能满足300摄氏度以下的慢冷,但由于在300摄氏度以上冷却速度较慢,故不宜用于大截面板簧。如55Si2Mn60Si2Mn钢在上述油中淬火最大淬硬层只能达到12mm,淬透性较好的55SiMnVB钢也只能达到16mm左右。近年来随变截面板簧的发展,所有钢材厚度加厚。若超过12mm就不能使用Si-Mn系,超过16mm不能使用Si-Mn-V-B系,而使用Cr-Mn系、Cr-V系又加大板簧成本。此外油淬火时严重污染环境,而且易发生火灾。

近年来我国发展的低碳弹簧钢系列,如28MnSiB30SiMnB35SiMnVB等钢号,其中也只有28MnSiB30SiMnB钢能水淬,因为当钢含碳量<0.2%,一般形成板条状马氏体,它具有良好的塑性和强度。当含碳量达到0.6%时,形成针状马氏体,硬而脆。含碳量在0.2%~0.6%之间,则形成两种马氏体的混合组织。随含碳量的增加,针状马氏体越来越多,板条状马氏体越来越少。显然当钢含碳量增加后,由于针状马氏体塑性差,在马氏体转变过程中,产生的组织应力会导致淬火裂纹,因而在马氏体开始转变温度以下要求慢冷。28MnSiB30SiMnB钢在正常成分范围,可以水淬。但是钢中的成分偏析现象还相当严重,所以28MnSiB30SiMnB等低碳弹簧钢,由于碳偏析,就很难保证每块板簧的含碳量均在其标准要求范围内,如超差就会影响到板簧的性能,甚至出现开裂。因此用含碳量较低的28MnSiB30SiMnB等低碳弹簧钢代替55SiMnVB钢是不行的。且力学性能也满足不了要求。因此,寻找55SiMnVB钢的代用材料和一种没有污染、不着火、适于各种弹簧钢过冷奥氏体转变性能,同时又能增加弹簧的实际淬透的临界厚度的冷却介质是当务之急。

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文章作者:隋福楼、于淑敏、赵宇、尹健 | 文章来源:网络 | 责任编辑:yilang9527 | 发送至邮箱: | 加入收藏:
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