高强度弹簧钢的发展现状和趋势分析

王筱冬

(榆林学院 能源工程学院，陕西 榆林 719000)

高强度弹簧钢的发展现状和趋势分析

王筱冬

(榆林学院 能源工程学院，陕西 榆林 719000)

我国的现代交通运输行业在不断地发展，运输业是对弹簧钢的需求量最高的行业之一。交通运输业在发展过程中，其对弹簧钢的性能要求也逐渐地提升，提升弹簧钢的强度，促使弹簧钢的寿命增长，这是社会的需要。因此，相关人员已经开展了很多对于弹簧钢的研究工作，以促使我国弹簧钢的产品质量提升。从我国弹簧行业的发展现状以及弹簧钢高强度的研究进展、弹簧钢产品的重点发展方向这几个方面进行阐述，为提升我国弹簧钢的质量提供合理的参考依据。

高强度；弹簧钢；发展现状；趋势

0 前 言

弹簧钢已经被广泛地应用于各个领域，其中，汽车、发动机制造以及相关的铁路运输行业对弹簧钢的使用量比较高。因为弹簧钢的使用要求需要与相关的生产零件的要求相符，因此，弹簧钢的生产要求相对较高。近年，随着汽车以及铁路的发展速度加快，轻量化以及高性能化是汽车行业的发展方向，因此，弹簧钢的使用性能也需要得到相应程度的提升。对弹簧设计的应力进行分析，不断地提升弹簧钢的抗压能力，延长其使用的寿命。由于弹簧钢的使用是在高速以及重载等方面，弹簧钢应该朝着这个方面发展。因此，对我国高强度弹簧钢的发展现状以及发展趋势进行研究，对于促进我国弹簧钢的性能提升重大的现实意义。

1 我国弹簧行业的发展现状

近几年，我国弹簧行业的发展规模在不断地扩大，弹簧的品种也日益增加。气门弹簧、膜片弹簧、减震弹簧、高温弹簧、油泵弹簧这些都属于弹簧。迄今为止，我国已经拥有1 600多个弹簧产品，很多弹簧产品很多人都没有听过。弹簧的用途巨大，在汽车、机械以及电子电气等行业都会使用弹簧，为其生产带来巨大的便利[1]。根据相关的统计资料显示，在2014年，我国的弹簧总量就已经达到149.4万t，与之前的弹簧生产量相比，弹簧的生产总量增长了6.74%。我国的山东省、江苏省、广东省、浙江省以及河南省弹簧产量在全国弹簧生产产量的前列。其弹簧总产量占全国弹簧产量的70.1%。由此可见，我国的弹簧生产比较集中。就目前而言，我国拥有1 000多家弹簧以及弹性元件制造的厂家，其中制造螺旋弹簧的企业就有500家，制造其他弹性元件的制造企业有100家。从企业分布的角度来看，浙江、广东以及上海等地区是我国弹簧企业生产的主要聚集地区，其中浙江每年的弹簧总量位居国家之首，温州及其附近地区是弹簧生产的重要地区。

2 弹簧钢高强度的研究进展

随着工业的不断发展，我国传统的弹簧钢的质量已经远远满足不了钢业的发展要求。因此，需要采用适当的处理技术来提升弹簧钢的性能，最终实现弹簧钢的高强度化，实现最佳合金的效果。

2.1 热处理技术

提升弹簧钢的强度，使得弹簧的疲劳极限不断提升，这是衡量弹簧钢质量的重要标准。通常而言，在淬火以及中温度回火的环境下对弹簧钢进行处理能有效地提升弹簧钢的强度，使得弹簧钢的弹性极限值增加。因此，热处理技术会极大程度影响弹簧钢的质量。所以，如何促进弹簧钢的疲劳极限提升，相关人员仍然需要进行深入地研究，通过对化学表面改性或者热处理，以促使其质量提升。为促使气门弹簧的表面强度提升，使其应力承受能力提高，当气门弹簧钢基本成型以后，相关人员需要采用渗氮以及低温液体对弹簧钢进行相应的处理，同时要经过喷丸方式进一步提升弹簧钢的强度[2]。但是在进行渗氮以及液体处理的时候，要严格地控制处理的时间，因为时间不在合理的范围内，弹簧钢会出现网状的氮化物，这会极大程度地降低弹簧钢的疲劳强度。

2.2 合金化

钢中最主要的强化元素是碳。与其他的合金元素相比，碳对弹簧钢的影响最大。以使用的要求为基础，弹簧钢材料最好选择中高碳类型的合金钢，世界经常使用的弹簧钢中，其含碳量都有一定的范围，维持在0.45～0.65最为适宜。弹簧钢的强度在提升之后，弹簧钢的韧性以及可塑性会相应的降低，为了解决这一问题，相关人员展开了相应的研究。通过不断的实践发现，弹簧钢可以在低温回火的环境中应用，在此情况下，弹簧钢的强度以及综合力学性能都较强，弹簧钢的可塑性以及韧性都有所提升。合金元素在弹簧钢中具有重要的作用，利用含金匀速有利于提升弹簧钢的力学性能，进一步改进弹簧钢的工艺水平，同时增加弹簧钢的功能，提升其耐高温性以及耐腐蚀性[3]。

3 我国弹簧钢产品的重点发展方向

3.1 高强度的汽车悬架弹簧用弹簧钢

由于我国的弹簧钢企业大多生产中低档的弹簧钢，其远远不能满足高档车对弹簧钢的使用需求。大多数弹簧钢仍然需要大量地依赖国外进口。我国的悬架弹簧用钢生产水平仍处于较低水平。在未来，汽车的重量会进一步降低，发展高强度，具有较好的抗弹性以及抗疲劳能力的悬架弹簧用弹簧钢具有重要的现实意义。进一步提升本国的弹簧钢的生产水平，减少我国对国外弹簧进口的需求量。

3.2 发展异型截面气门弹簧钢

与其他的弹簧钢产品相比较，气门弹簧钢对弹簧钢的材料提出了更高的要求，尤其是在高应力方面，其采用的材料具有特殊性。例如，气门弹簧钢需要其强度达到2 000 MPa，其中氧化物以及硫化物等杂物的等级要达到0级。除此之外，其对材料的长短轴以及弯曲率具有特殊的要求。就当前而言，日本、瑞典以及韩国是生产气门弹簧最集中的国家，其生产产量几乎垄断了我国的市场，在此情况下，我国需要不断地发展气门弹簧，达到高端机械业的需求，促进弹簧生产自主化。

3.3 大力发展铁路提速火车用弹簧钢

我国大力发展高铁事业，进一步提升了铁路运输的速度。在未来，高铁事业还会迅速发展。再次情况下，铁路火车对速度提出了更高的要求，制造铁路火车的各种零部件材料也应该要满足其提速的性能。以铁路火车设计制造的要求为标准，对铁路提速的专用弹簧钢以及弹簧钢进行研究已经成为当前研究的重点内容[4]。如：为了进一步顺应重载货车的要求，弹簧的线趋需要相应的增加，这对弹簧钢的淬透性提出了更高的要求。铁路以及货车长时间在环境恶劣的情况下运行，受到外界因素的影响，会打磨以及腐蚀铁路等。针对这种情况，相关人员在进行弹簧钢制作的过程中需要不断地提升弹簧钢的防腐蚀性，使得其耐蚀性增强，提升弹簧钢的安全效果。这有这样才能有效地满足我国重载铁路车辆的运输要求。

3.4 弹簧钢的主要发展趋势

据相关研究调查发现，铁路行业中的弹簧需求在进一步增加，其行业对弹簧的需求量也高于其他国家。在我国社会经济稳定发展的过程中，我国的弹簧行业也将保持稳定发展的状态，弹簧产品的规模会进一步扩大[5]。除此之外，在一些新兴的产业发展领域，如常规核武器、核电以及飞机制造等领域也会加大对弹簧钢的需求量。针对这种情况，我国需要加大对弹簧钢产品的研究，不断地扩大弹簧产品的品种规格，使得弹簧产品的比例具有较大程度的提升，这样才能有效地促进我国弹簧产业可持续发展。我国相关人员要致力于对弹簧产品的研究，使其朝着高强度、高寿命的方向发展，符合我国高端器械对弹簧钢的需求要求，减少国外进口弹簧钢的总量。

4 结 语

综上所述，汽车行业、铁路运输业都需要弹簧钢。随着这些行业的快速发展，对弹簧钢的使用要求也提出来更高的要求。因此，相关部门要重视弹簧钢的生产，不断地提升我国弹簧钢的使用质量。我国要加大对弹簧钢的研究力度，对弹簧钢的性能、特点进行深入地分析，采用合适的技术提升弹簧钢的抗疲劳能力，提升其应力，使得弹簧钢的使用寿命增加，最终减少我国弹簧钢的进口量。

[1] 霍咚梅, 肖邦国. 我国弹簧钢生产现状及发展展望[J]. 冶金经济与管理, 2015(5): 8-11.

[2] 朱彦. 金属热处理计算机辅助工艺设计系统的研究与开发[J]. 中国锰业, 2017(1): 179-181.

[3] 徐德祥, 尹钟大. 高强度弹簧钢的发展现状和趋势[J]. 钢铁, 2004(1): 67-71.

[4] 张先鸣. 弹簧钢高强度化的现状及发展趋势[J]. 现代零部件, 2006(7): 64-66.

[5] 罗聪. 冶金机械的绿色设计与制造关键技术之研究[J]. 中国锰业, 2017(1): 185-188.

Development Status and Trend Analysis of High Strength Spring Steel

WANG Xiaodong

(SchoolofEnergyEngineering,ShanxiYulinUniversity,Yulin,Shanxi719000,China)

Our modern transportation industry in our country is developing continuously and transportation industry is one of the industries with the highest demand for spring steel. When the transportation industry is in the process of development, the performance requirements of the spring steel also gradually improve to enhance the strength of spring steel. Spring steel has long life, as is the needs of our social construction. Therefore, the relevant personnel will carry out a lot of research work for spring steel to promote the production quality of spring steel. So, this paper will mainly focus on the development direction from the research on the development of our spring industry, including spring steel high strength and the development of spring steel products, to provide reasonable reference for the quality of spring steel in China.

High strength; Spring steel; Development status; Trend

2017-05-09

2016年度陕西省教育厅专项科研计划项目(16JK1890)

王筱冬(1983-)，男，陕西榆林人，讲师，研究方向：机械工程，手机：13891266669，E-mail：135399@qq.com.

TG142.41

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.028