油淬火—回火(Oil Quenched and Tempered)处理又称调质热处理,油淬火—回火弹簧钢丝的生产工艺特点是将冷拔到规定尺寸的钢丝进行淬火和回火处理。经过处理的钢丝具有回火屈氏体组织,钢丝强韧性好、疲劳极限高、热稳定性好,明显优于传统的冷拔弹簧钢丝,是目前制造汽车气门弹簧和悬挂弹簧的理想材料。下面对这两类弹簧钢进行简要介绍。
(1)汽车悬架弹簧
为了提高乘座舒适性和轻量化,轿车悬挂弹簧早已由叠板弹簧变为螺旋弹簧。悬挂弹簧是经修磨或剥皮后冷拔的钢丝再经淬火—回火处理的弹簧钢丝。悬挂弹簧在实际使用中要频繁经受高应力的冲击重载,因此要求其具有良好的耐疲劳性能、抗震性能和抗弹减性。
(2)汽车发动机气门弹簧
气门弹簧在内燃机上属于关键零件,其作用是控制发动机的进气和排气。发动机气门用弹簧相比于主机,尽管仅为其中很小的部件,但由于它属于运转的关键部件,其使用寿命要求很长(安全行驶20万km),而失效率极低(1~2只/百万簧)。因此,气门弹簧的可靠性及使用寿命对汽车的安全性、发动机寿命和工作性能都有着至关重要的作用。
实践证明,疲劳断裂和应力松弛是气门弹簧失效的主要模式,据统计它约占失效的80%~90%。而弹簧失效往往与其材质密切相关,约占70%。也就是说,气门弹簧的服役条件决定了材料必需具备较高的疲劳强度和良好的抗松弛性能。
据统计,汽车的气门弹簧,因非金属显微类夹杂物引起断裂的占40%,钢丝表面缺陷引起断裂的占30%。因此,从根本上讲,制作气门弹簧材料的发展历史就是围绕如何提高弹簧材料的疲劳强度进行的。
(3)汽车用弹簧钢丝对质量和性能的要求
汽车气门弹簧及悬架簧的发展趋势是提高使用应力、减轻自身重量、缩小体积以及提高疲劳寿命。对弹簧钢丝的要求:①改进钢的化学成分以提高钢丝的疲劳强度、淬透性、抗回火性和对高温环境的适应性;②提高钢质的洁净度并改变夹杂物的种类,限制夹杂物的数量和尺寸以克服弹簧的早期失效;③提高疲劳寿命,一般国内弹簧疲劳次数要求是(2.3~5.0)×107次,而国外优秀企业的产品已普遍达到5×108次以上;④细化晶粒、提高屈服强度及韧性以提高弹簧的抗弹减性能;⑤改变横截面形状以获得弹簧承受负荷时理想的应力分布;⑥消除表面划伤和裂纹,减少脱碳层以延长在高应力条件下的使用寿命。
——本文摘自论文文献综述