彈簧材料的發展

彈簧應用技術的發展，對材料提出了更高的要求。主要是在高應力下的提高疲勞壽命和抗松弛性能；其次是根據不同的作途，要求具有耐蝕性、非磁性、導電性、耐磨性、耐熱性等。為此，彈簧材料除開發了新品種外，另外嚴格控制化學成分，降低非金屬夾雜，提高表面質量和尺寸精度等方面也取得了有益的成效。

1．合金鋼的發展 氣門彈簧和懸架彈簧已廣泛應用Si-Cr鋼。為了提高疲勞壽命和抗松弛性能，在Si-Cr鋼中添加V、Mo。同時開發了Si-Cr拉拔鋼絲，其在高溫下工作時的抗松弛性能，比琴鋼絲好。隨著發動機高速小型化，抗顫振性能好、質量輕、彈性模量小的Ti合金得到了較為廣泛的應用，其強度可達2000Mpa。

2．不銹鋼絲的發展

1）奧氏體組織不銹鋼絲強度比鐵素體組織的好，其耐蝕性也優于馬氏體組織，因面應用范圍不斷擴大。

2）低溫拔絲或低溫氮化拔絲可提高鋼絲強度。馬氏體受熱時組織不穩定，而在低溫液體氮中拔絲能形成隱針狀馬氏體，可獲得熱態高強度。此種鋼絲在美國和日本已有不少應用，但目前只能處理1mm以下的鋼絲。

3）電子設備中的精密彈簧要求非磁性，此種鋼絲在拉拔加工時，不能生成隱針狀馬氏體。為此要添加N、Mn、Ni等元素。為了滿足這方面的需求，美國開發了AUS205（0.15C-17Cr-1Ni-15Mn-0.3N）和YUS（0.17C-21Cr-5Ni-10Mn-0.3N）。由于Mn的含量增加，加工中不會生成隱針狀馬氏體。經固溶處理，強度可達2000Mpa，疲勞性能高，優于SUS304。

3．提高材料純度 對高強度材料，嚴格控制夾雜，提高純度以保證其性能。如氣門彈簧材料的含氧量，目前已達20×10ˉ６發展。

4．改善表面質量 材料表面質量對疲勞性能影響很大。為了保證表面質量，對有特殊要求的材料采用剝皮工藝將表層0.1mm。對0.5mm深度的缺陷采用渦流探傷。對拔絲過程表面產生的凹凸不平，可用電解研磨，使表面粗糙降到Ra=6.5～3.4μm。

5．電鍍鋼絲的發展 在特殊情況下，除要求彈簧特性外，還要求耐蝕、導電等附加性能，大多均采用電鍍工藝解決。
部分不銹鋼絲和琴鋼絲的耐蝕性能相當于鍍鋅的耐蝕性能，若再鍍一層ZnAl(5%)的合金，則耐蝕性可提高約3倍。
對電阻性能有要求的不銹鋼絲或琴鋼絲，鋼絲直徑小于0.4mm的可鍍銅，大于0.4mm的可采用內部是銅，外部是不銹鋼材料。一般琴鋼絲鍍5μm厚的Ni，可提高其導電性。

一般來說，能使材料表面硬化形成剩余應力的工藝（如噴丸強化和表面氮化等）均可提高疲勞強度。目前正在研究非電解鍍Ni，通過加熱（300～500℃）可將7%的P以PNi析出,可提高維氏硬度達HV500。噴丸后，若在300℃以下加熱鍍Ni，亦可提高硬度10%。

6．形狀記憶合金的開發 目前在彈簧方面有應用前途的單向形狀記憶合金，以50Ti-50Ni性能最好。電動工具彈簧形狀記憶合金制成的彈簧，受溫度的作用可伸縮。主要用于恒溫、恒載荷、恒變形量的控制系統中。由于是靠彈簧伸縮推動執行機構，所以彈簧的工作應力變化較大。

7．陶瓷的應用 陶瓷的彈性模量高，斷裂強度低，適用于變化不大的地方。目前正在開發的有耐熱、耐磨、絕緣性好的陶瓷；應用的有超塑性鋅合金（SPZ），在常溫下具有高的強度。另外，還有高強度的氮化硅，能耐高溫，可達1000℃。但陶瓷彈簧不適用于在沖擊載荷下工作。

8．纖維增強塑料在彈簧中的應用 玻璃纖維增強塑料（GFRP）板彈簧在英、美和日本等國已廣泛應用，除用于橫置懸架外，還可用于特殊輕型車輛，如賽車的縱置懸架。目前又研制成功了碳素纖維增強塑料（CFRP）懸架彈簧，比金屬板簧要輕20。