鈮在V型彈片中應(yīng)用

1. 車懸掛彈簧用微合金鋼的開發(fā)

隨著不斷地強(qiáng)調(diào)減輕客車重量,人們也V型彈片越來越多地將注意力放在了發(fā)展輕型懸掛部件上。集中在開發(fā)能承受更高工作應(yīng)力的彈簧鋼，從而允許使用更細(xì)的金屬線來減少卷曲彈簧的重量�，F(xiàn)已開發(fā)出一種含微量合金的彈簧鋼，其抗拉強(qiáng)度為2000MPa，其斷裂韌性與普通的抗拉強(qiáng)度為1725MV型彈片Pa的普通彈簧鋼相同。疲勞試驗(yàn)表明，在比目前使用的普通彈簧鋼還要高的工作應(yīng)力下，可以獲得非常好的耐疲勞性和耐垂弛性。這些條件的改善可以降低含碳量，并可獲得細(xì)晶奧氏體組織，同時(shí)通過合理的形變熱處理可改善V型彈片微合金碳氮化物的分散度。

（1） 鋼的化學(xué)成分及工藝

表1給出了該鋼的標(biāo)定成分，并檢測(cè)了各種合金添加物對(duì)組織和性能的影響�？梢钥闯鲈撔落摲N與其他類鋼的顯著差別就是含碳量較低，從而很大程度地改善了斷裂韌性。該鋼是經(jīng)過電爐冶煉﹑鋼包精煉和V型彈片連鑄而生產(chǎn)出來的，熱軋是在一套裝備有斯太摩控制冷卻裝置的連軋機(jī)上進(jìn)行的。

(2) 在熱處理?xiàng)l件下的顯微組織和性能

熱處理?xiàng)l件是925℃奧氏體化﹑油淬火V型彈片和340℃2小時(shí)回火。在微合金化彈簧鋼的組織中發(fā)現(xiàn)有馬氏體塊狀結(jié)構(gòu)，在孿晶間界帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)細(xì)小彌散的碳化物，有可能是在再加熱和熱軋過程中未被溶解的Nb和V的碳化物，其拉伸性能見表2，可見微合金化鋼具有明顯高的屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。

（3）疲勞性能

該微合金化鋼的疲勞極限高于SV型彈片AE9259。

（4）斷裂韌性

兩種鋼的斷裂韌性，微合金化鋼顯出較高的韌性。

總之，開發(fā)的該種微合金的彈簧鋼可以V型彈片在汽車懸掛裝置中有效地用作高應(yīng)力卷曲彈簧。其較高的抗拉強(qiáng)度和較好的抗疲勞性能可以被用于減輕重量。實(shí)現(xiàn)減輕重量將是彈簧設(shè)計(jì)和鋼性能的一個(gè)主要任務(wù)，并表明可以獲得很好的抗疲勞性能和耐垂弛性。

2. 車懸掛彈簧用Nb﹑V沉淀強(qiáng)化彈V型彈片簧鋼減重25%

日本多數(shù)汽車用SAE9260制作懸掛彈簧，帶來諸多安全問題。開發(fā)高抗彈減性的彈簧用鋼迫在眉睫。SAE9260的典型成分如下例：

Co.59﹑Si2.17﹑Mn0.86﹑P0.025﹑V型彈片S0.010﹑Cr0.15﹑Al0.018。

SAE9260鋼中加Nb或Nb﹑V復(fù)合，同時(shí)能達(dá)到細(xì)化晶粒，沉淀強(qiáng)化的目的。從而提高彈簧的抗彈減性。

（1）SAE9260加Nb-V處理的特點(diǎn)細(xì)化V型彈片晶粒，晶粒尺寸為原鋼的1/4。

化學(xué)成分A3-A6的奧氏體晶粒度明顯優(yōu)于V型彈片SAE9260,奧氏體化溫度越低越優(yōu)越。

（2）淬透性

淬透性是生產(chǎn)熱卷制彈簧的一個(gè)重要因素。

Nb-V處理鋼的淬透性如曲線示出的末端V型彈片值，實(shí)際上是和SAE9260 相當(dāng)，只表示出Nb-V炭化物完全溶固時(shí)的炭含量的作用。似乎與Nb﹑V無關(guān)，但當(dāng)遠(yuǎn)離端點(diǎn)時(shí)，就明顯地示出加Nb﹑V的優(yōu)越性。

回火后的性能

1. 硬度

只加Nb的9260-Cb和不加Nb的926V型彈片0b是處在同一水平，而加V加Nb的9260V-Cb3和只加V的9260-V2也是同樣硬化趨勢(shì)。9260-V2加V0.29。只有9260-V-Cb3最好。

2. 屈服強(qiáng)度

不同Nb﹑V含量鋼的回火后硬度和0.05%V型彈片屈服強(qiáng)度,0.2%屈服強(qiáng)度，0.2%扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度，在同一硬度水平上加Nb﹑V的9260b要高得多，高出100MPa左右，而扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度加Nb﹑V更優(yōu)越。

（4）鈮﹑釩復(fù)合處理的抗彈減性

在1030MPa和1128MPa應(yīng)力條件通過應(yīng)V型彈片力松弛試驗(yàn)確定抗彈減性。在大生產(chǎn)線卷制彈簧，900℃淬火。回火后在生產(chǎn)線上噴丸處理。

殘余剪應(yīng)變似乎是硬度的函數(shù)，隨硬度的提高而降低。盡管SAE9260是所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彈簧鋼中抗彈減性最高，但是加Nb﹑V型彈片V處理的鋼抗彈減性是令人興奮的。這種鋼可在高應(yīng)力下使用，減輕彈簧的重量。

（5）Nb在SAE9260+Nb V沉淀硬化熱卷制V型彈片彈簧中的作用在于不改變?cè)?/span>SAE9260懸掛彈簧生產(chǎn)線的情況下，實(shí)施了SAE9260Nb﹑V處理鋼彈簧的生產(chǎn)。

只加Nb在低于1100℃奧氏體化﹑沉淀V型彈片硬化效果，微乎其微，只以細(xì)化晶粒提高抗彈減性。但是只加V可產(chǎn)生沉淀V型彈片強(qiáng)化和細(xì)化晶粒效果，但釩的碳化物在生產(chǎn)線上的短時(shí)間溶于奧氏體中是困難的。試驗(yàn)指出在900℃奧氏體化時(shí)只加釩的釩碳化物完全溶解需要10分鐘，而V型彈片Nb-V復(fù)合加入時(shí)只需1分鐘。從不改變生產(chǎn)線的觀點(diǎn)看，加Nb-V是有道理的。這似乎V型彈片是NbC的存在，促進(jìn)了釩的溶解。

（6）其他幾點(diǎn)結(jié)論

1. SAE9260加V對(duì)抗彈減性不利，對(duì)V型彈片斷裂韌性不利。

2. SAE9260-V處理后，對(duì)耐蝕性無影響，對(duì)腐蝕疲勞無影響。

3. 疲勞性能Nb-V處理鋼與原SAE92V型彈片60無差別，疲勞極限均為745MPa，無論是噴丸或研磨表面試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼種間均無別。

4. 加B﹑Nb﹑V處理鋼，由于B進(jìn)一V型彈片步提高淬透性。用該鋼扭桿已實(shí)用化。

（7）SAE9260加Nb﹑V處理鋼的生產(chǎn)V型彈片工藝和熱卷彈簧制作，均可沿用SAE9260一系列工藝操作，沒有任何困難。