汽车钢板弹簧与工艺试验

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sae9260、sae5160、sae51b60等。我国常用钢号为si-mn系，如55simnvb、55si2mn、60si2mn以及近年发展起来的低碳弹簧钢，如28msib、30mnsib、35mnsivb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n15及n32（10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55si2mn、60si2mn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28mnsib、30simnb、35simnvb等钢号，其中也只有28mnsib、30simnb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。28mnsib、30simnb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28mnsib、30simnb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28mnsib、30simnb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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