為什么溫度越低彈簧的彈性就越弱

　　溫度對(duì)材料的機(jī)械性能有特別顯著的影響。根據(jù)溫度的不同，應(yīng)力松弛一般可分為高溫松弛、室溫松弛和低溫松弛。在較低溫度下，即使在彈性極限以下工作，由于時(shí)間的延續(xù)，原材料中的彈性變形會(huì)通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)化為微塑性變形。塑性變形后，彈簧的彈性自然變?nèi)酢?/p>

　　目前還沒(méi)有關(guān)于低溫彈簧定義的標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為，任何工作在0攝氏度至-273攝氏度（絕對(duì)溫度零點(diǎn)）以下的彈簧都被稱(chēng)為低溫彈簧，可大致分為四類(lèi)：① 零下至-20℃（一般較低溫度條件）；②-80～-20℃（高緯度極地）；③ 彈簧在-200～-80℃下使用；④ 可能在-273～-200℃下使用彈簧。

　?。?） 低溫彈簧原材料的選擇

　　低溫彈簧原材料的選擇原則上與常溫彈簧原材料的選擇相同，但應(yīng)注意原材料在低溫條件下性能指標(biāo)的變化，因此，有必要了解各種原材料的低溫性能指標(biāo)以及相應(yīng)的最小彈簧應(yīng)用。溫度限制用于選擇合適的彈簧材料。低溫彈簧的原材料仍然主要是原材料。鋼的低溫力學(xué)性能與其晶體結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。幾乎所有鋼材的強(qiáng)度、硬度和彈性模量都會(huì)隨著溫度的降低而增加。然而，大多數(shù)鋼的塑性和韌性隨著溫度的降低而不同程度地降低。其中，當(dāng)體心立方點(diǎn)陣鋼的溫度降低到一定值（即鋼的脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度）時(shí)，韌性急劇下降，轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐模Q(chēng)為冷脆性體；另一種是面心立方點(diǎn)陣金屬材料，隨著溫度的降低，其強(qiáng)度增加，而塑性和韌性指標(biāo)仍保持較高值，稱(chēng)為非冷脆性體。因此，奧氏體不銹鋼，例如奧氏體不銹鋼，首次用于低溫技術(shù)。隨著低溫鋼使用量的增加和應(yīng)用溫度領(lǐng)域的多樣化，各國(guó)開(kāi)發(fā)了多種低合金低溫鋼。

　　低溫鋼應(yīng)具有以下性能指標(biāo)：

　?、?韌脆轉(zhuǎn)變溫度不超過(guò)使用溫度；

　?、跐M(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度；

　?、?在使用溫度下，組織結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定；

　?、?成形性好；

　?、?對(duì)于某些特殊原材料，還規(guī)定了性能指標(biāo)，如極低滲透性和冷收縮。

　?。?） 低溫彈簧的熱處理

　　原材料的機(jī)械性能和低溫性能指標(biāo)與其組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，包括碳化物的粒度、分布以及金屬間化合物的形狀、尺寸和分布，這些必須通過(guò)正確的熱處理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。熱處理工藝應(yīng)考慮原材料的室溫力學(xué)性能，也應(yīng)考慮低溫條件（最低溫度）。

　　對(duì)于鐵素體低溫鋼，重要的是關(guān)注鋼的脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度，該溫度不得超過(guò)彈簧的最低使用溫度。由于原材料的冷脆溫度與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，熱處理工藝應(yīng)在保證原材料室溫力學(xué)性能的前提下，獲得盡可能低的脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度。奧氏體低溫鋼的熱處理不同，因?yàn)楸砻?br>

　　隨著溫度的降低，中心立方晶格金屬材料的強(qiáng)度增加，而塑性和韌性指數(shù)仍保持較高值，因此不存在脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度。奧氏體低溫鋼熱處理的重點(diǎn)是如何保證原材料的強(qiáng)度和性能指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。處理工藝可采用不銹鋼彈簧固溶處理+調(diào)整處理+時(shí)效處理的工藝。

　?。?） 低溫的影響

　　在較低溫度下使用的彈簧原材料應(yīng)具有更好的低溫韌性。冷拔強(qiáng)化碳彈簧絲、奧氏體不銹鋼彈簧絲及其銅合金和鎳合金具有較好的低溫韌性和強(qiáng)度。碳彈簧鋼、低合金彈簧鋼、30Cr13（3Cr13）、40Cr13（4Cr13）不銹鋼彈簧鋼和彈性合金的使用溫度可低至-40℃。在較低的溫度下，如-200°C，原料如12Cr18Ni9、10Cr18Ni9Ti、QSn4-3、QSn6。5-0.1，需要QBe2及其N(xiāo)i66Cu29Al3（Monelk500）和GH4169（Inconel718）。

　　溫度對(duì)材料的機(jī)械性能有特別顯著的影響。根據(jù)溫度的不同，應(yīng)力松弛一般可分為高溫松弛、室溫松弛和低溫松弛。在較低溫度下，即使在彈性極限以下工作，由于時(shí)間的延續(xù)，原材料中的彈性變形會(huì)通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)化為微塑性變形。