El filferro d'acer de molla és un acer especial amb alta elasticitat i resistència a la fatiga, àmpliament utilitzat en automòbils, maquinària, aeroespacial i altres camps. Les seves excel·lents propietats mecàniques depenen principalment de la composició química òptima, especialment dels elements clau com el carboni (C), el silici (Si) i el manganès (Mn). Els oligoelements com el crom (Cr) i el vanadi (V) també tenen un paper important en l'optimització del rendiment.
Carboni (C) - L'element central que determina la força i l'elasticitat
El carboni és l'element d'aliatge més important en el filferro d'acer de molla, amb el seu contingut normalment oscil·lant entre el 0,45% i l'1,2%. Un contingut de carboni més elevat augmenta significativament la duresa i la resistència a la tracció del cable, millorant així la capacitat de càrrega-de la molla. No obstant això, un contingut de carboni excessivament elevat pot reduir la duresa i la soldabilitat del material, per la qual cosa s'ha d'aconseguir un equilibri en funció de l'aplicació específica. Per exemple, l'acer d'alt-carboni (contingut de carboni > 0,6%) és adequat per a molles d'alta-tensió, mentre que els acers de carboni- mitjà i baix{-s'utilitzen en aplicacions que requereixen una duresa més alta.
Silici (Si): un element clau per millorar el límit elàstic
Silicon is the second most important element in spring steel wire after carbon, with a typical content of 0.15% to 0.35%. Silicon significantly increases the elastic limit and yield strength of the steel wire while enhancing its resistance to temper softening, allowing the spring to maintain stable elastic properties even after long-term use. Silicon also promotes a uniform distribution of carbides and improves the material's wear resistance. However, excessive silicon (>El 0,5%) pot augmentar la fragilitat del material, de manera que el seu contingut s'ha de controlar estrictament.
Manganès (Mn) - Millora l'enduribilitat i la resistència
El contingut de manganès al filferro d'acer de molla és generalment del 0,5% a l'1,2%. La seva funció principal és millorar la tempabilitat de l'acer, donant lloc a propietats mecàniques més uniformes després del tractament tèrmic. El manganès també millora la resistència a la tracció i al desgast de l'acer, alhora que ajuda a neutralitzar els efectes nocius del sofre (S) i a reduir la fragilitat en calent. Tanmateix, un contingut excessiu de manganès pot reduir la duresa de l'acer, per la qual cosa s'ha d'optimitzar juntament amb altres elements.
El paper d'altres oligoelements
A més dels elements principals esmentats anteriorment, el filferro d'acer de molla també pot contenir petites quantitats d'elements d'aliatge com ara crom (Cr), vanadi (V) i níquel (Ni) per millorar encara més el rendiment. Per exemple:
• Crom (Cr) (0,1%–0,5%): millora la resistència a la corrosió i la resistència a les altes-temperatura, el que el fa adequat per a molles utilitzades en entorns especials.
• Vanadi (V) (0,05%–0,2%): perfecciona la mida del gra, millora la resistència a la fatiga i allarga la vida útil de la molla.
• Níquel (Ni) (petites quantitats): Millora la tenacitat, fent-lo apte per a molles sotmeses a baixes temperatures o càrregues d'impacte elevats.
Conclusió
El rendiment del filferro d'acer de molla depèn molt del control precís de la seva composició química. El carboni proporciona força i elasticitat, el silici millora el límit elàstic i el manganès millora la tempabilitat, mentre que els oligoelements optimitzen encara més les propietats específiques. Mitjançant un disseny de composició adequat, el filferro d'acer de molla pot aconseguir un equilibri entre alta resistència, llarga vida a la fatiga i bona treballabilitat per satisfer els requisits d'aplicació de diversos camps industrials.
