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    弹簧的材料与与许用应力


    弹簧在工作时常受到变载荷或冲击载荷的作用,为了保证弹簧能够持久可靠地工作,其材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限,同时应具有足够的韧性和塑性,以及良好的可热处理性。

    弹簧材料及性能可以查阅相关手册,规范和标准(GB/T129.6-92,GB4357-89)。常用的弹簧钢主要有:

    1:碳素弹簧钢

    这种弹簧(例如65、70号钢等)的优点是价格便宜,原材料来源方便,缺点是弹性极限低,多次重复变形后易失去弹性,并且不能再130度的温度下正常工作。

    2:低锰弹簧钢

    这种弹簧钢(如65Mn)与碳素弹簧钢相比,优点是淬透性较好和强度较高;缺点是淬火后容易产生裂纹及热脆性。但由于价格便宜,所以一般机械上常用于制造尺寸不打的弹簧,例如离合器弹簧等。

    3: 硅锰弹簧钢

    这种钢(例如60Si2Mn)中因为加入了硅,所以可以显著提高弹性极限,并提高了回火稳定性,因而可以在更高的温度下回火,从而得到良好的力学性能。硅锰弹簧钢在工业上得到了广泛的应用,一般用于制造汽车,拖拉机的螺旋弹簧等。

    4:铬钒钢

    这种钢(例如50CrVA)中加入钒的目的是细化组织,提高钢的强度和韧性。这种材料的奶疲劳和抗冲击性能良好,并能再-40度——210度的温度下可靠的工作,但价格较贵。多用于要求较高的场合,如用于制造航空发动机调节系统中的弹簧。

    此外,某些不锈钢和青铜等材料,具有耐腐蚀的特点,青铜还具有磁性和导电性,故常用于制造化工设备中或工作于腐蚀介质中的弹簧。其缺点是不容易热处理,力学性能较差,所以在一般机械中很少采用。

    选择材料时,应考虑到弹簧的用途、重要程度、使用条件(包括载荷性质、大小及循环特性,工作持续时间,工作温度和周围介质情况等),加工、热处理和经济性等因素。同时,也要参照现有设备中使用的弹簧,选作出较为合用的材料。


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