钢材的表面脱碳是很难避免,关键在于脱碳层厚薄的差异。因此,在零件的加热过程中,如何采取必要措施进行预防和控制是热处理操作者的首要任务。钢板表面脱碳层越深,则疲劳强度越低。当脱碳层深0.141毫米时,疲劳极限只有35kgf/mm²,而无脱碳层则明显提高。因此,脱碳层的存在对钢板弹簧的使用寿命有重要影响,只有确保热处理前后的表面状态没有改变,才能满足其高疲劳强度的需要。
通过分析55Si2Mn脱碳对疲劳极限的影响,可以确定脱碳与未脱碳两者疲劳强度相差59%。
一组中吨位载重车的钢板弹簧进行台架疲劳试验,按要求其正常使用寿命在五十万次以上,而部分弹簧只有二十万次到三十万次,经过检查材料的化学成分合格,该弹簧硬度为477HB,显微组织为回火托氏体加少量条状索氏体,组织正常,但钢板弹簧表面存在严重脱碳现象,脱碳总厚度在0.35到0.45mm。可见表面的严重脱碳降低了疲劳强度,因此在反复交变应力的作用下,造成早期的疲劳断裂。
对钢板弹簧进行应力抛丸和弹簧棱边喷丸,可以明显提高使用寿命。喷丸后是钢板表面呈现塑性变形,提高了抗拉强度,可以抵消工作过程中承受的弯曲压应力,抗拉强度提高25%以上。通常抛丸是对板簧的凹面喷射,抛丸及喷丸可除掉弹簧钢上黏附的残盐,或油垢,氧化皮,使表面清洁,呈银灰色。砂粒直径在0.5到1mm,压力在0.3到0.6Mpa。喷射角度为30到40度。喷丸强化处理可明显提高疲劳寿命、耐蚀性和耐热性。采取强压也是改善弹簧拉应力松弛的有效方法。该方法主要用于承受循环载荷。容易发生疲劳损坏的各种压缩弹簧、钢板弹簧和牛杆弹簧等,在其成型及热处理后进行。
研究发现,弹簧经过强化喷丸处理后,减轻或消除了弹簧表面的缺陷的有害作用。表层产生循环的塑性变形、加工硬化和有力的残余压应力。可有效提高疲劳寿命。