為什么溫度越低彈簧的彈性就越弱

　　溫度對材料的機械性能有特別顯著的影響。根據溫度的不同，應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，由于時間的延續，原材料中的彈性變形會通過位錯運動逐漸轉化為微塑性變形。塑性變形后，彈簧的彈性自然變弱。

　　目前還沒有關于低溫彈簧定義的標準。一般認為，任何工作在0攝氏度至-273攝氏度（絕對溫度零點）以下的彈簧都被稱為低溫彈簧，可大致分為四類：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。

　　（1） 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，但應注意原材料在低溫條件下性能指標的變化，因此，有必要了解各種原材料的低溫性能指標以及相應的最小彈簧應用。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。鋼的低溫力學性能與其晶體結構有很大關系。幾乎所有鋼材的強度、硬度和彈性模量都會隨著溫度的降低而增加。然而，大多數鋼的塑性和韌性隨著溫度的降低而不同程度地降低。其中，當體心立方點陣鋼的溫度降低到一定值（即鋼的脆性臨界轉變溫度）時，韌性急劇下降，轉變為脆性破壞，稱為冷脆性體；另一種是面心立方點陣金屬材料，隨著溫度的降低，其強度增加，而塑性和韌性指標仍保持較高值，稱為非冷脆性體。因此，奧氏體不銹鋼，例如奧氏體不銹鋼，首次用于低溫技術。隨著低溫鋼使用量的增加和應用溫度領域的多樣化，各國開發了多種低合金低溫鋼。

　　低溫鋼應具有以下性能指標：

　　① 韌脆轉變溫度不超過使用溫度；

　　②滿足設計規定的強度；

　　③ 在使用溫度下，組織結構相對穩定；

　　④ 成形性好；

　　⑤ 對于某些特殊原材料，還規定了性能指標，如極低滲透性和冷收縮。

　　（2） 低溫彈簧的熱處理

　　原材料的機械性能和低溫性能指標與其組織結構密切相關，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，這些必須通過正確的熱處理工藝來實現。熱處理工藝應考慮原材料的室溫力學性能，也應考慮低溫條件（最低溫度）。

　　對于鐵素體低溫鋼，重要的是關注鋼的脆性臨界轉變溫度，該溫度不得超過彈簧的最低使用溫度。由于原材料的冷脆溫度與微觀結構有關，熱處理工藝應在保證原材料室溫力學性能的前提下，獲得盡可能低的脆性臨界轉變溫度。奧氏體低溫鋼的熱處理不同，因為表面

　　隨著溫度的降低，中心立方晶格金屬材料的強度增加，而塑性和韌性指數仍保持較高值，因此不存在脆性臨界轉變溫度。奧氏體低溫鋼熱處理的重點是如何保證原材料的強度和性能指標滿足設計要求。處理工藝可采用不銹鋼彈簧固溶處理+調整處理+時效處理的工藝。

　　（3） 低溫的影響

　　在較低溫度下使用的彈簧原材料應具有更好的低溫韌性。冷拔強化碳彈簧絲、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Ni66Cu29Al3（Monelk500）和GH4169（Inconel718）。

　　溫度對材料的機械性能有特別顯著的影響。根據溫度的不同，應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，由于時間的延續，原材料中的彈性變形會通過位錯運動逐漸轉化為微塑性變形。