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彈簧鋼材料應(yīng)具有的性能
1)高的強度：為提高彈簧抗疲勞破壞和抗松弛的能力，彈簧材料應(yīng)具有一定的屈服強度σs與彈性極限σe，尤其要有高的屈強比（σS/σb）。在通常情況下，材料的彈性極限與屈服強度成正比，因此彈簧設(shè)計和制造者總是希望材料具有高的屈服強度，而彈簧材料的抗拉強度σb和屈服強度σS較接近，如冷拔碳素鋼絲的σS約為σb的90%左右。由于抗拉強度比屈服強度容易測得，在材料交貨中提供的都是抗拉強度，故在設(shè)計制造時一般都用抗拉強度作為依據(jù)。但材料的抗拉強度并不是越高越好，強度過高會降低材料的塑性和韌性，增加脆性傾向。材料抗拉強度的高低與其化學(xué)成分、金相組織、熱處理狀況、冷加工（拉拔或軋制）程度及其他強化工藝等因素有關(guān)。抗拉強度與疲勞強度也有一定的關(guān)系，當材料的σb在1600Mpa以下時，其疲勞強度隨抗拉強度的增高而增高。大致上材料的疲勞強度與抗拉強度遵循的關(guān)系是：σ-1≈（0.35～0.55）σb（其中σ-1為材料在對稱循環(huán)下（如交變載荷）的疲勞強度）。
2）良好的塑性和韌性：在彈簧制造過程中材料需經(jīng)受不同程度的加工變形，因此要求材料具有一定的塑性。例如形狀復(fù)雜的拉伸和扭轉(zhuǎn)彈簧的鉤環(huán)及扭臂，當曲率半徑很小時，在加工卷繞或沖壓彎曲成形時，彈簧材料均不得出現(xiàn)裂紋、折損等缺陷。同時彈簧在承受沖擊載荷或變載荷時，材料應(yīng)具有良好的韌性，這樣能明顯提高彈簧的使用壽命。
3）優(yōu)良的表面狀態(tài)和疲勞性能：彈簧工作時表面承受的應(yīng)力最大，而疲勞破壞往往是從鋼絲表面開始的，對于用在重要場合的彈簧，如轎車發(fā)動機氣門彈簧一般要求疲勞壽命2.3×107次～3.0×107次，中高檔轎車懸架彈簧一般要求2.0×106次～5.0×106次甚至更長的疲勞壽命，這就對材料的疲勞性能提出了很高的要求。影響材料疲勞性能的因素很多，如材料的化學(xué)成分、硬度、鋼材的純凈程度、表面質(zhì)量和金相組織等，尤為重要的是材料的表面質(zhì)量。材料的表面缺陷，如裂紋、折疊、鱗皮、銹蝕、凹坑、劃痕和壓痕等，都易使彈簧在工作過程中造成應(yīng)力集中。其應(yīng)力集中的部位常常是造成疲勞破壞的疲勞源。疲勞源還易在表面脫碳的部位首先發(fā)生，因此嚴格控制脫碳層深度也是一個很重要的質(zhì)量指標。為提高彈簧材料的表面質(zhì)量，可以對材料表面進行磨光或拋光，在鋼絲拉拔前采用剝皮工藝剝除一層材料表皮，這樣可以將大部分表面缺陷去掉。彈簧熱處理時可采用控制氣氛或真空熱處理，防止表面脫碳和氧化。
4）嚴格的尺寸精度：許多彈簧對負荷精度有較高的要求，如氣門彈簧的負荷偏差不得大于規(guī)定負荷的5%～6%，以采用圓鋼絲的拉、壓彈簧為例，如果鋼絲直徑偏差為1%，負荷就會產(chǎn)生4%左右的偏差。由此可見，嚴格的尺寸精度對保證彈簧的質(zhì)量也是十分重要的。
5）好的均勻性：對材料的均勻性要求是指對材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、尺寸偏差等各項指標要求均勻和穩(wěn)定一致。如果材料各方面性能不一致，會給彈簧生產(chǎn)帶來很大的困難，造成產(chǎn)品幾何尺寸、硬度、負荷等參數(shù)的離散性，嚴重的不均勻性甚至?xí)斐蓮U品。
6）為了滿足上述性能要求，彈簧鋼必須具有優(yōu)良的冶金質(zhì)量，包括嚴格控制的化學(xué)成分、高的純凈度、低的雜質(zhì)含量、低的非金屬夾雜物含量，并控制其形態(tài)、粒度和分布。此外還要求鋼質(zhì)的均勻性和穩(wěn)定性。彈簧鋼還應(yīng)具有良好的表面質(zhì)量（包括表面脫碳）和高精度的外形和尺寸。
