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硼对SK7弹簧钢力学性能的影响

  随着现代交通运输业的不断发展,对弹簧钢的性能要求越来越高,迫切要求提高弹簧钢的强度和延长使用寿命。近年来,随着汽车的轻量化和高性能化,迫切要求提高弹簧钢的强度,提高弹簧的设计应力;随着国内火车运行速度的不断提高,特别是货车向高速、重载方向发展,同样要求提高列车转向架悬挂弹簧的强度,延长疲劳寿命。然而SK7弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢,比55Si2Mn稍高。适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧30mm以下的螺旋弹簧250℃以下非腐蚀介质中的耐热弹簧,以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧。也适于制作工作温度在或线径在,强度、弹性和淬透性较好。
  但随着技术的提高,人们对SK7弹簧钢的要求也越来越高,众所周知,钢中加入微量元素硼(0.000 5%一0.003 %)就能够显著地提高钢的淬透性,从而可以代替大量的合金元素和降低生产成本硼在弹簧钢中的应用研究较少,国内外现有的含硼弹簧钢不多,钢中加入硼主要是为了提高钢的淬透性,其原理是钢中添加硼能够减弱杂质元素磷等在原奥氏体晶界上的偏聚,并提高晶界强IRo其机理在于奥氏体化时,硼在晶界上的偏聚比磷快得多,同时硼的偏聚还降低了磷偏聚的界面能因此,由于硼在晶界上的偏聚,减少了磷硫等杂质原子在晶界上的偏聚程度,从而提高了钢的冲击韧性。
  随着SK7弹簧钢减重和设计应力的不断提高,需要进一步提高弹簧钢的硬度(强度),如为了获得1200MPa级的设计应力,要求弹簧钢的硬度达到HRC52-54,但是对于现有的弹簧钢,在高的硬度水平下,钢的韧性、疲劳强度、弹减抗力和延迟断裂抗力等性能都会急剧下降!对中低碳低合金钢的研究结果表明,当回火温度低于400,含硼钢的冲击韧性高于不含硼钒此外,亦有研究结果表明,与对淬透性的影响相似,硼还能够提高弹簧钢的弹减抗力,而且只要加入极少量的硼就能够产生明显的效果。

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