文档介绍：铌在弹簧钢中应用

1、车悬挂弹簧用微合金钢的开发
随着不断地强调减轻客车重量,人们也越来越多地将注意力放在了发展轻型
悬挂部件上。集中在开发能承受更高工作应力的弹簧钢,从而允许使用更细的金
属线来减少卷曲弹簧的重量。现已开发出一种含微量合金的弹簧钢,其抗拉强度
为 2000MPa,其断裂韧性与普通的抗拉强度为 1725MPa 的普通弹簧钢相同。疲
劳试验表明,在比目前使用的普通弹簧钢还要高的工作应力下,可以获得非常好
的耐疲劳性和耐垂弛性。这些条件的改善可以降低含碳量,并可获得细晶奥氏体
组织,同时通过合理的形变热处理可改善微合金碳氮化物的分散度。

(1) 钢的化学成分及工艺
表 1 给出了该钢的标定成分,并检测了各种合金添加物对组织和性能的影响。
可以看出该新钢种与其他类钢的显著差别就是含碳量较低,从而很大程度地改善
了断裂韧性。该钢是经过电炉冶炼﹑钢包精炼和连铸而生产出来的,热轧是在一
套装备有斯太摩控制冷却装置的连轧机上进行的。

(2) 在热处理条件下的显微组织和性能
热处理条件是 925℃奥氏体化﹑油淬火和 340℃2 小时回火。在微合金化弹簧
钢的组织中发现有马氏体块状结构,在孪晶间界带内发现细小弥散的碳化物,有
可能是在再加热和热轧过程中未被溶解的 Nb 和 V 的碳化物,其拉伸性能见表
2,可见微合金化钢具有明显高的屈服强度和拉伸强度。
(3) 疲劳性能
该微合金化钢的疲劳极限高于 SAE9259。

(4) 断裂韧性
图 1、图 2 表示出两种钢的断裂韧性,微合金化钢显出较高的韧性。
总之,开发的该种微合金的弹簧钢可以在汽车悬挂装置中有效地用作高应力
卷曲弹簧。其较高的抗拉强度和较好的抗疲劳性能可以被用于减轻重量。实现减
轻重量将是弹簧设计和钢性能的一个主要任务,并表明可以获得很好的抗疲劳性
能和耐垂弛性。
2、车悬挂弹簧用 Nb﹑V 沉淀强化弹簧钢减重 25%
日本多数汽车用 SAE9260 制作悬挂弹簧,带来诸多安全问题。开发高抗弹
减性的弹簧用钢迫在眉睫。SAE9260 的典型成分如下例:
﹑﹑﹑﹑﹑﹑。
SAE9260 钢中加 Nb 或 Nb﹑V 复合,同时能达到细化晶粒,沉淀强化的目的。
从而提高弹簧的抗弹减性。

(1)SAE9260 加 Nb-V 处理的特点细化晶粒,晶粒尺寸为原钢的 1/4。如图 3,
B1 为 SAE9260。
化学成分 A3-A6 的奥氏体晶粒度明显优于 SAE9260,奥氏体化温度越低越优
越。
(2)淬透性
淬透性是生产热卷制弹簧的一个重要因素。
图 4 是端淬试验结果。Nb-V 处理钢的淬透性如曲线示出的末端值,实际上
是和 SAE9260 相当,只表示出 Nb-V 炭化物完全溶固时的炭含量的作用。似乎
与 Nb﹑V 无关,但当远离端点时,就明显地示出加 Nb﹑V 的优越性。

(3) 回火后的性能
①硬度
从图 5 见,只加 Nb 的 9260-Cb 和不加 Nb 的 9260b 是处在同一水平,而加
V 加 Nb 的 9260V-Cb3 和只加 V 的