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2012-4-5 20:10:33国外重型汽车少片变截面钢板弹簧材料性能研究

随着汽车工业的发展，减重、节能已成为当前重型汽车发展的方向。重型汽车采用少片变截面钢板弹簧可减少弹簧总成自身重量的30～50%。国外重型汽车已广泛使用少片变截面钢板弹簧，如VOLVOS35车就采用前簧2片、后簧3片变截面钢板弹簧的结构形式。
为了解国外重型汽车少片变截面钢板弹簧的应用现状，研究了VOLVOS35车用变截面钢板弹簧的材料性能和喷丸强化性能。
在VOLVOS35车用钢板弹簧上制取直径为10mm的拉伸试样和55mm×10mm×10mm的U型缺口冲击试样。拉伸试验在常温下进行，冲击试验分别在常温和低温（-40℃）下进行。同时，对VOLVOS35车用钢板弹簧进行了硬度检验，其硬度为420～432HB。显微组织分析发现，其金相组织为细致的回火索氏体，晶粒度为8级。
针对钢板弹簧性能的发展需要，要求钢板弹簧用钢应具有：高的抗拉强度、弹性极限和疲劳强度；合适的淬透性能，板簧心部淬火后应获得80%以上马氏体组织；高的纯净度和适宜的晶粒度，另外，还要求具有适宜的喷丸强化性能。
对VOLVOS35车用钢板弹簧的分析结果表明，该钢板弹簧的材料为欧洲传统的50CrV4弹簧钢，相当于我国的CrMnV钢。VOLVOS35钢板弹簧用钢的主要元素C、Mn、Cr均控制在成分要求的上限，并加入了适量的V、Al等，最大限度地发挥了C、Mn、Cr及微合金化元素可提高钢性能的作用。VOLVOS35钢板弹簧用钢通过优化C、Mn、Cr元素的配比，使钢的末端淬透性达到50CrV4弹簧钢的上限，钢板弹簧的淬透厚度达35mm，适量的C、Al在钢中析出碳、氮化物，使VOLVOS35钢板弹簧用钢产生沉淀强化，并细化钢的晶粒，使晶粒度达8级。经回火热处理后，基体相α固溶体（屈氏体）中有较高的位错密度，在基体中大量地存在弥散和均匀分布的碳氮化物质点，满足了对材料高抗拉强度和良好韧塑性的要求。
为适应汽车钢板弹簧长寿命的发展，要求钢板弹簧用钢具有高的纯净度，在降低杂质元素含量和控制夹杂物总量的同时，还应控制其形态，使其成为低熔点易变形的夹杂物。对VOLVOS35钢板弹簧分析结果表明，其O2含量为15×10-6、Ti含量为27×10-6，氧化铝含量较低，无氧化钛夹杂，说明该钢的纯净度较高，具有较高的疲劳强度和寿命。