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日本高强度阀簧用钢的技术动向
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-03-20
日本高强度阀簧用钢的技术动向
高强度阀簧用钢的技术是与汽车发动机的技术开发同步发展的。在80年代初，异形断面盘卷就作为汽车发动机用阀簧应用于实际。后来，扩大应用于阀簧、离合器、自动变速器，目前仍主要应用于这些零部件的制作。在对异形断面阀簧这种需求背景下，对阀簧和离合器缓冲弹簧等，不仅要求要重视钢材的成分设计，而且从零部件设计方面来看也强烈要求要小型化和高屈服强度化。在钢材成分设计方面，虽然开发了添加Si、Cr、Nb、V、REM+加工热处理的调质处理技术，但也进行了许多有关对标准钢进行发蓝处理和喷丸硬化处理等各种热处理来提高强度和韧性的技术研究。
在90年代左右，汽车发动机开始采用涡轮增压器，它是通过提高输出功率和旋转速度来提高发动机性能。随着发动机输出功率的提高，发动机内的温度会变得更高，因此要求阀簧必须具有在发动机环境下的耐热性和抗残余应变性。Si可以有效提高耐热性，因此Si-Cr系油回火高抗张强度钢丝（OT）引人关注。另一方面，由于Si-Cr系的非金属夹杂物难以控制，随着强度的提高，担心疲劳特性会下降，因此作为其措施之一，开发了高洁净度弹簧用钢丝。为在轧制过程中使粗大非金属夹杂物变形，使其细化成无害晶粒度，因此还进行了有关降低非金属夹杂物融点的研究。另外，为进一步提高疲劳强度，从90年代开始一般采用喷丸硬化处理。
从90年代后期开始使用抗拉强度从以往的1800MPa提高至1900～2000MPa的OT钢丝。结果，由于弹簧钢本身的硬度高，如果采用以往的喷丸硬化处理，无法获得提高耐用性的效果。因此，新开发了硬喷丸和二段喷丸硬化处理等喷丸硬化处理技术并应用于实际。另外，氮化处理应用于阀簧也是从这一时期开始。
从2000年以后，随着新型发动机的开发，对发动机的旋转速度和轻量化、紧凑化的要求越来越高。由于对阀簧的强度要求更高，因此开始采用2100～2200MPa的OT钢丝。在此情况下，不仅要调整合金成分，而且还对现有制作工艺进行了改进。另外，低温弥散硬化成为了必不可少的工艺，对于低温弥散硬化后的弹簧形状变化，为了提高形状和尺寸的控制精度，因此控制整个制作工序中的形状变化的技术引人关注。
为降低汽车燃耗，要求发动机要小型化、发动机的工作由计算机控制等，因此今后阀簧的使用环境将越来越严酷。为此，要求阀簧强度不仅要高，而且对耐用性、韧性、材质洁净度和表面缺陷无害化等各种技术的要求要以往更高。可以预计满足这些技术要求的钢材成分设计和制作技术的开发今后将进一步加快。
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