汽車底盤彈簧材料輕量化

汽車底盤使用壓縮螺旋彈簧始于20世紀70年代。壓縮螺旋彈簧的使用較過去的許用應力900MPa的SUP6鋼疊板彈簧重量減輕了1/2～1/3。此后，在鋼鐵生產和加工技術的發(fā)展的推動下，底盤壓縮螺旋彈簧大幅度輕量化。


在20世紀70年代中期到80年代，開發(fā)出高Si彈簧鋼SUP7和Si-Cr彈簧鋼SAE9254，并實現(xiàn)了標準化。這兩個鋼種的許用應力為1000MPa級，使底盤壓縮螺旋彈簧減輕14%。此后，中溫預變形和中溫噴丸技術的應用，使這兩個鋼種的許用應力提高到1100MPa級。

20世紀80年代后期，開發(fā)出成分與過去彈簧鋼標準完全不同的彈簧鋼，在成分設計時，充分綜合考慮了高耐久性、抗彈性衰減性、耐腐蝕性和抗延遲斷裂性。在低C鋼中添加Ni、Cu、Ti、V、Mo、B、Nb等元素，并采用兩次噴丸技術開發(fā)出許用應力達到1300MPa的壓縮螺旋彈簧用鋼，使得壓縮螺旋彈簧輕量化率達到45%以上，比SUSP6壓縮螺旋彈簧的重量減輕了一半。

但是，這些新開發(fā)的特殊鋼中添加了Ni、V、Mo等稀有金屬元素，使材料成本升高。隨著汽車市場的發(fā)展，對材料輕量化、低成本化的要求日趨強烈。彈簧鋼要求提升推動了材料設計技術的發(fā)展。從20世紀90年代后期到2000年，開發(fā)出在低C鋼中添加微量Ni、Cu、Cr、Ti的高強度、抗彈性衰減 、耐蝕性好、抗延遲斷裂的彈簧鋼新鋼種。新鋼種的許用應力達到1200MPa，但成本遠遠低于過去的高強度彈簧鋼，至今仍被世界的許多國家所采用。

目前，低成本、許用應力為1300MPa的省合金彈簧鋼已經(jīng)開發(fā)成功，再經(jīng)熱處理和噴丸加工以及高級厚膜涂裝，許用應力可達1300MPa級以上，已在批量生產的汽車上得到應用。底盤壓縮螺旋彈簧輕量化的發(fā)展見下表。

日系螺旋彈簧輕量化的發(fā)展