彈簧材料的選擇

彈簧材料的選擇，應(yīng)根據(jù)彈簧承受載荷的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力大小、工作溫度、環(huán)境介質(zhì)、使用壽命、對導(dǎo)電導(dǎo)磁的要求、工藝性能、材料來源和價格等因素確定。

在確定材料截面形狀和尺寸時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用國家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的系列尺寸，盡量避免選用非標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格的材料。

中、小型彈簧，特別是螺旋拉伸彈簧，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先用經(jīng)過強(qiáng)化處理的鋼絲，鉛浴等溫冷拔鋼絲和油淬火回火鋼絲，具有較高的強(qiáng)度和良好表面質(zhì)量，疲勞性能高于普通淬火回火鋼絲，加工簡單，工藝性好，質(zhì)量穩(wěn)定。

碳素彈簧鋼絲和琴鋼絲冷拔后產(chǎn)生較大的剩余應(yīng)力，加工彈簧后，存在較大的剩余應(yīng)力，回火后尺寸變化較大，難以控制尺寸精度。油淬火回火鋼絲是在鋼絲是在鋼絲拉拔到規(guī)定尺寸后進(jìn)行調(diào)制強(qiáng)化處理，基本上沒有剩余應(yīng)力存在，成型彈簧后經(jīng)低溫回火，尺寸變化很小，耐熱穩(wěn)定性好于冷拔強(qiáng)化鋼絲。

大中型彈簧，對于載荷精度和應(yīng)力較高的應(yīng)選用冷拔材或冷拔后磨光鋼材。對于載荷精度和應(yīng)力較低的彈簧，可選用熱軋鋼材。

鋼板彈簧一般選用55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB等牌號的扁鋼。

螺旋彈簧的材料截面，應(yīng)優(yōu)先選用圓形截面。正方形和矩形截面材料，承受能力較強(qiáng)，抗沖擊性能好，又可使彈簧小型化，但材料來源少。且價格較高，除特殊需要外，一般盡量不選用這種材料。近年來，研制用圓鋼絲軋扁代替梯形鋼絲，取得了很好的效果。

在高溫下工作的彈簧材料，要求強(qiáng)度有較好的熱穩(wěn)定性、抗松弛或蠕變能力、抗氧化能力、耐一定介質(zhì)腐蝕能力。

彈簧的工作溫度升高，彈簧材料的彈性模量下降，導(dǎo)致剛度下降，承載能力變小。因此，在高溫下工作的彈簧必須了解彈性模量的變化率（值），計算彈簧承載能力下降對使用性能的影響。按照GB1239規(guī)定，普通螺旋彈簧工作溫度超過60℃時，應(yīng)對切變模量進(jìn)行修正，其公式為：Gt=KtG 式中G——常溫下的彈性模量；Gt——工作溫度t下的切變模量；Kt——溫度修正系數(shù)按表2—98選取。

在低溫下使用的彈簧材料，應(yīng)具有良好的低溫韌性。碳素彈簧鋼絲、琴鋼絲和1Cr18Ni9等奧氏體不銹鋼彈簧鋼絲、銅合金、鎳合金有較好的低溫韌性和強(qiáng)度。

在低溫下，材料的脆性對表面缺陷十分敏感，因此，對材料表面質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格要求。

在低溫下，環(huán)境介質(zhì)對材料腐蝕程度比在溫室下小得多，而鍍鎘和鍍鋅易引起冷脆。

在低溫下，材料的彈性模量和膨脹系數(shù)變化不大，在設(shè)計中可以不考慮。

彈簧鋼制作的彈簧，硬度（即強(qiáng)度）的選用應(yīng)依據(jù)彈簧承載性質(zhì)和應(yīng)力大小而定。但是，硬度高低與平面應(yīng)變斷裂韌性關(guān)系極大。

從曲線關(guān)系可以看出，隨著硬度增加，平面應(yīng)變斷裂韌性（KIC）值顯著下降。這就是說在確定彈簧的硬度硬度值時，應(yīng)本著在滿足彈簧特性要求的前提下，彈簧的硬度值偏低一些好。

彈簧選材時，要注意鋼材的淬透性。彈簧材料截面是否淬透以及淬透的程度，對彈簧質(zhì)量關(guān)系極大。

以彈簧本身作導(dǎo)體的電器彈簧或在濕度變化不定的條件下，如水（包括海水）、水蒸氣環(huán)境中工作的彈簧，一般選用銅和金材料。

在酸類接觸極其他腐蝕介質(zhì)下工作的彈簧，一般選用不銹耐酸鋼或鎳合金等耐蝕材料。在一般環(huán)境介質(zhì)條件下使用的彈簧，選用普通彈簧鋼，制成彈簧后在其表面進(jìn)行防銹涂覆或電鍍（鍍鋅、鍍鎘、鍍銅）的方法防蝕。

在衡器和儀表中使用的彈簧，為了滿足其精度不受溫度變化的影響，一般選用彈性模量和膨脹系數(shù)變化極小的恒彈性合金。

在要求質(zhì)輕、絕緣、防碰、防銹蝕等特殊用途的彈簧，可選用增強(qiáng)塑料。目前，較為適用的塑料彈簧，是用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂為基體，用玻璃纖維增強(qiáng)的熱固增強(qiáng)塑料GFRP。也可選用防振橡膠制造各種類型的橡膠彈簧。