碟形弹簧(碟簧)用非铁金属材料(3-1)
用于制造弹簧(碟簧)的非铁金属材料大致可分为铜基合金、镍基合金和恒弹性模量合金三种。三者的耐腐蚀性能都很好，但铜基合金还兼有导电性好，镍基合金兼有耐热性好的优点，恒弹性模量合金的热弹性系数很低，甚至接近于零，因而适宜制作高级仪表中的弹簧(碟簧)。
1碟形弹簧(碟簧)用铜基合金
纯铜性软，因而在工业上都要加入若干合金元素形成铜基合金，以提高其强度和弹性。在铜基合金中又因加入元素的不同而分为黄铜、磷青铜、铍青铜、锌白铜和铜钛合金。所有的铜基合金都是非磁性材料，它的导电性和耐蚀性都很好，但是其导电性因加入其它合金元素后都比纯铜要低得多，例如加入锌30%左右的黄铜，其导电性就只有纯铜的27%左右；加入5%磷和锡的磷青铜，其导电性仅为纯铜的18%，但即使如此，其导电性还比钢大2～3倍，因此在电器机械或检测仪表中还是大量使用铜基合金。由于铜的价格比较贵，因此除了对那些导电性或无磁性要求较高的弹簧外，目前有遂步用不锈钢来代替的趋势。表1是铜基合金和不锈钢机械性能的比较。
表1 铜基合金和不锈钢弹簧线材的机械性能
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材料 |
抗拉强度(kgf/mm2) |
扭转特性(kgf/mm2) |
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抗拉强度 |
弹性极限 |
弹性模量 |
扭转强度 |
扭转弹性极限 |
切变模量 |
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锌白铜 |
90～105 |
76～86 |
11200 |
56～70 |
42～49 |
3850 |
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磷青铜 |
70～105 |
42～47 |
10500 |
49～77 |
35～60 |
4550 |
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黄铜（67/33) |
70～91 |
28～42 |
10500 |
43～63 |
21～35 |
3850 |
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铍青铜 |
112～140 |
77～105 |
13300 |
70～91 |
49～70 |
4900 |
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不锈钢 |
130～190 |
84～147 |
19600 |
91～158 |
60～105 |
7700 |
铜基合金线材或带材的制造虽和钢相近似，但其原理却不一样。通常是将铜基合金锭加热到955℃，经过一系列轧制，以打碎其原来的铸造组织，使成为一均匀的细晶粒组织，轧制后的圆棒再通过水冷却，其作用和钢淬水不同，它不能淬硬铜基合金，而只是加速其冷却和减少氧化皮，然后再通过一系列冷拔(轧）以达到其需要的尺寸和提高强度。其线材供应的范围为0.127～12.7mm，但用得最多的还是0.78～4.75mm，很少供应正方形或矩形截面的线材。带材也只限于那种带圆角的，而且仅限用于板弹簧。
碟形弹簧(碟簧)用的铜基合金都具有很好的抗大气腐蚀、抗清水和抗海水腐蚀的特性，但是因为各种合金中所加元素的不同，因而在某些抗化学腐蚀性能上显示出若干差别。在实用中，磷青铜和铍青铜可以达到和纯铜一样的抗腐蚀性能，它能在醋酸、酒精、淡盐水、淡盐酸和硫酸的环境下短时间使用，也可在汽油、碳氢化合物的有机盐、磷酸、海水中使用，当然，其抗腐蚀性能和所处环境的温度、介质的浓度及纯度和通风条件有很大关系。应当特别注意的是铜基合金的弹簧(碟簧)决不能用于氨气，氢氧化铵、氰化物、含铁或水银的盐类、氧化性酸和含硫或氯气的气体介质环境中，但可用于经氯气处理的水介质中。
所有用铜基合金制成的弹簧在断裂以后都不允许再焊接，如果在机械中的某些弹簧需要和其它零件焊接在一起时应特别当心，以免影响其弹性。通常只允许用点焊或定位焊的方法。
铜基合金的碟形弹簧(碟簧)如果被油脂污染，可以在热碱溶液或煤油、汽油溶剂中清洗，也可在蒸汽中清洗。如已产生锈蚀或腐蚀斑点时，可在室温或38～70℃的淡硫酸(4份水+0.5～1份硫酸）溶液中浸1～7min。如要具有光泽的表面，可在室温的光亮清洗溶液(1份水+4份硝酸+8份硫酸和在此19升溶液中加1两盐酸）中浸5s～5min，时间应尽可能缩短，以免受酸的侵蚀而造成截面积减小和影响其以后的性能，酸洗以后应立即在清水中漂冼干净。
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