合金弹簧钢存在的主要问题

合金弹簧钢中的非金属夹杂物、表面缺陷和脱碳层是影响弹簧使用寿命的主要因素。资料表明，阀门弹簧因表层下非金属夹杂物引起的失效占40%；表面缺陷和脱碳层引起的失效占30%。某特钢厂近两年共接到用户投诉64起，按钢种及直接投诉的内容分布见表1：..

表1　用户投诉的钢种及内容分布

1非金属夹杂物

钢中非金属夹杂物主要是在冶炼过程中产生的Al2O3和TiN夹杂物。它们对疲劳性能的影响一方面取决于夹杂物的类型、数量、尺寸、形状和分布；另一方面受钢基体组织和性质制约，与基体结合力弱的尺寸大的脆性夹杂物和球状不变形夹杂物的危害最大。而且，钢的强度水平愈高，夹杂物对疲劳极限的有害影响也愈显著[2]。

2表面缺陷

 表面质量问题主要分三类：一是明显的轧制缺陷、折迭和耳子缺陷以及部分划伤翘皮，主要由于轧钢设备陈旧、精整设施落后和孔型设计调整不到位引起的。另外坯料表面磨修不当，产生尖角棱子及凹坑划伤，经轧制后也形成折迭缺陷；二是表面裂纹，它在钢材表面呈纵向连续或断续分布，主要是由于坯料残存的裂纹和皮下缺陷引起的，轧制应力及冷却不当也会产生表面裂纹；三是表面划伤及翘皮，这与工装条件及操作不当有关，在打包、运输过程中也会产生擦伤。它们的存在必然是材料产生失效的起源点，易直接导致材料断裂。但对于局部较小的凹坑、划伤、疤皮、麻点等缺陷，人们一般不太重视，它们的存在有的虽是标准允许的，不会成为失效的主因，但它们存在的区域肯定是材料的薄弱部位，在材料整体塑性不好时它们也会成为开裂的突破口。由于在失效时小缺陷已受到破坏或取样时未检验到具体部位，所以失效分析中往往忽略了这一因素。在某特钢厂64起投诉中表面质量问题占到总数的31%。

3脱碳层缺陷

脱碳是弹簧钢材常见的表面缺陷，对弹簧的使用性能有显著影响。所谓脱碳是指弹簧钢在加热过程中或热处理时，钢材表面在炉内气氛作用下全部或部分脱碳，造成钢材表面的碳含量比内部减少的现象。弹簧钢材表面脱碳0.1mm就会使其疲劳极限显著下降[3]。而且，随着钢材表面脱碳层深度增加，疲劳寿命显著下降。特别是钢材表面脱碳层出现铁素体可降低疲劳极限50%。由于脱碳，弹簧的表面硬度下降，在交变应力作用下容易产生裂纹，使弹簧过早疲劳失效。另外，表面层不同部位淬火时膨胀系数不同，引起应力集中，致使部件全脱碳层与部分脱碳层之间的过渡区产生微裂纹，这些可见的或不可见的微裂纹成为应力集中区，并作为裂纹继续发展的起源，引起弹簧的失效或断裂。

(钢讯)