溫度越低彈簧的彈性就越弱

　　溫度越低彈簧的彈性就越弱

　　溫度對材料力學(xué)性能的影響尤為顯著。應(yīng)力松弛按溫度一般可分為高溫松弛、室溫松弛和低溫松弛。在較低溫度下，即使在彈性極限以下工作，由于時(shí)間的延續(xù)，原材料中的彈性變形也會(huì)通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)化為微塑性變形。彈簧的彈性在塑性變形后自然變?nèi)酢?/p>

　　目前，對低溫彈簧的定義尚無標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為，任何工作在零攝氏度至-273攝氏度（絕對溫度的零點(diǎn)）以下的彈簧都被稱為低溫彈簧，其大致可分為四類：① 零下至-20℃（普通低溫條件）；②-80~-20℃（高緯度極地地區(qū)）；③ 彈簧在-200~-80℃下使用；④ -273~-200℃下可能出現(xiàn)的彈簧。

　　（1） 低溫彈簧原材料的選擇

　　低溫彈簧原材料的選擇原則上與常溫彈簧原材料相同，但應(yīng)注意原材料在低溫下性能指標(biāo)的變化，因此，有必要了解各種原材料的低溫性能指標(biāo)，并根據(jù)彈簧使用的最低溫度極限選擇合適的彈簧原材料。低溫彈簧的原材料主要是原材料，鋼的低溫力學(xué)性能與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。隨著溫度的降低，幾乎所有鋼種的強(qiáng)度、硬度和彈性模量都會(huì)增加。然而，大多數(shù)鋼的塑性和韌性隨著溫度的降低而降低。其中，當(dāng)體心立方點(diǎn)陣鋼種的溫度降低到一定值（即鋼的臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度）時(shí)，韌性急劇下降，轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐模Q為冷脆性體。另一種具有面心立方晶格的金屬材料稱為非冷脆性體，其強(qiáng)度隨溫度的降低而增加，而塑性和韌性指數(shù)保持較高。因此，奧氏體不銹鋼首次應(yīng)用于低溫技術(shù)。隨著低溫鋼使用量的增加和應(yīng)用溫度區(qū)的多樣化，各國開發(fā)了多種低合金低溫鋼。

　　低溫鋼應(yīng)具有以下性能指標(biāo)：

　　① 韌脆轉(zhuǎn)變溫度不超過應(yīng)用溫度；

　　② 滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度；

　　③ 在應(yīng)用溫度下，微觀結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定；

　　④ 加工成形性好；

　　⑤ 一些特殊原材料還規(guī)定了性能指標(biāo)，如極低的磁導(dǎo)率和冷收縮率。

　　（2） 低溫彈簧的熱處理

　　原材料的機(jī)械性能和低溫性能指標(biāo)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，包括晶粒尺寸、碳化物分布、金屬間化合物的形狀、尺寸和分布等，所有這些都應(yīng)通過正確的熱處理工藝來實(shí)現(xiàn)。熱處理過程中應(yīng)考慮原材料在室溫下的機(jī)械性能，還應(yīng)考慮較低的溫度條件（根據(jù)最低溫度）。

　　對于鐵素體溫度較低的鋼，應(yīng)注意鋼的臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度，該溫度不得超過彈簧的最低使用溫度。由于原材料的冷脆性溫度與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，熱處理工藝應(yīng)在保證原材料室溫力學(xué)性能的前提下，盡可能獲得最低的臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度。奧氏體溫度較低的鋼的熱處理不同，因?yàn)楸砻?/p>

　　隨著溫度的降低，立方點(diǎn)陣金屬材料的強(qiáng)度增加，而塑性和韌性指數(shù)保持較高，因此不存在臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度。奧氏體低溫鋼的熱處理重點(diǎn)是如何保證原材料的強(qiáng)度和性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，處理工藝可采用固溶處理+調(diào)整處理+不銹鋼彈簧時(shí)效處理的工藝。

　　（3） 低溫的影響

　　在較低溫度下使用的彈簧原材料在較低溫度下應(yīng)具有較好的韌性。冷拔增強(qiáng)碳彈簧絲、奧氏體不銹鋼彈簧絲及其銅合金和鎳合金在低溫下都具有較好的韌性和強(qiáng)度。碳彈簧鋼、低合金彈簧鋼、30Cr13（3Cr13）、40Cr13（4Cr13）不銹鋼彈簧鋼和彈性合金的使用溫度可低至-40℃。在較低溫度下，如-200℃，12Cr18Ni9，10Cr18Ni9Ti，QSn4-3，QSn6。5-0.1，需要QBe2及其Ni66Cu29Al3（Monelk500）、GH4169（Inconel718）等原材料。

　　溫度對材料力學(xué)性能的影響尤為顯著。應(yīng)力松弛按溫度一般可分為高溫松弛、室溫松弛和低溫松弛。在較低溫度下，即使在彈性極限以下工作，由于時(shí)間的延續(xù)，原材料中的彈性變形也會(huì)通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)化為微塑性變形。