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弹性材料在手表中的应用

范文

范伟

摘要：为了满足手表各功能的稳定可靠，通过对不同弹性材料的各种分析，最终找到最适合的杆簧材料。

关键词：弹性材料;杆簧;精密合金

一、问题的提出：

随着近年来手表行业的不断发展，人们不只是简单的把手表当做计时工具，机芯的结构越来越复杂，功能越来越丰富，快拨、跳历、飞返、势能等功能层出不穷，这就对零件使用的原材料的性能提出了更高的要求。而满足这些功能的零件无一不离不开弹性材料，以往所使用的普通碳钢材料已不能达到这些功能的要求。

实验与分析：

1.首先我们实验了弹簧钢65Mn，由于其在国内采购渠道丰富，热处理工艺简单，弹性好等优点可以广泛的应用在杆簧零件上。

65Mn的材料成分（%）：

C：0.62～0.70? Mn：0.9～1.2? Si：0.17～0.37? S：0.045? P：0.040

由于其加入了锰元素，细化了晶粒，使其具有很好的弹性。目前在我厂65Mn主要应用于ST16自动棘爪和ST19回零杠杆簧，针对杆簧零件既要求有很高的弹性还要有很好的强度，经过几个月的反复试验，制定了适合的热处理工艺：淬火：840℃油淬，回火：340℃ 。目的是先高温淬硬使其有很高的强度，然后回火到HV600左右也保持了很好的弹性。目前我们已经大批量生产，效果很好。而且也带来了经济效益，降低了生产成本。

但是此材料也有缺点，由于其含碳量略低于15P，相对耐磨性就较差，杆簧在反复的疲劳工作过程中会有一定的磨损，容易影响走时精度，其次，由于它需要电镀，在反复的工作过程中会出现掉皮的现象，也会影响走时精度。

2. 随后我们找到了时效硬化不锈钢SUS631，由于其属于不锈钢，不需要电镀，且热处理方式简单，属于时效硬化方式，不需要淬火，减少了杆簧零件的在热处理过程中产生的变形情况，并且时效硬化相的存在大大提高了零件的耐磨性。

SUS631的材料成分（%）：

C：≤0.09Cr：16～18 Ni： 6.5～7.75Al： 0.75～1.5

工艺参数：

硬度：半硬态 ≥HV350——析出硬化后——≥HV380

3/4硬态≥HV400——析出硬化后——≥HV450

硬态≥HV450——析出硬化后——≥HV530

硬化处理：475±10℃1小时

从工艺参数可见，为了保证零件的使用要求，必须选择时效后HV530以上，即选择硬态材料，但是它的原始硬度就在HV450以上，由于我们现在的冲压模具和一些其他的设备不能生产原始硬度这么高的材料，经过我们反复试验都达不到理想的效果，可见这种材料虽然在性能和热处理方面都有很高的优势，但是并不适合我们现有的生产条件。

三、措施及解决办法：

为了寻找到更好的材料，我们决定分析进口机芯所用的杆簧材料。选取了进口双历定位簧杆和跨轮盖片作为样品，用电子扫描电镜进行成分分析，发现这两种进口杆簧成分相同，使用的是同一種材料。

由谱图分析成分：

经分析和检索资料，这是一种弹性精密合金材料，其英文名称：Durimphy18-9-5，目前我国使用的牌号是X2NiCoMo18-9-5，主要成分为：

Ni：18%Co：9%Mo：5%Ti：0.5%Al：0.1%

工艺参数：

硬度：半硬态HV300-350——析出硬化后——HV500

硬态? HV350-400——析出硬化后——HV600

硬化处理：480℃? 3小时

通过以上数据发现，该材料也属于时效硬化机制，减少了普通碳钢在高温淬火过程中产生的变形情况，同时它也属于时效硬化机制，且时效过程中硬度提高较多，原始硬度适合我们机加工，时效后的硬度不仅能满足我们的使用要求还提高了耐磨性能，与此同时我们决定采用浸膜处理的方式处理零件表面，避免疲劳过程中的掉皮情况。

经过试验发现，该材料的弹性性能要优于15P、65Mn等材料，快拨过历干净有劲，疲劳强度高，在工作过程中不易产生变形，且热处理方式十分简单，是生产杆簧的理想材料。

四、结论：

经上述分析，65Mn是比较一般的弹性材料，可以用于对使用要求不高的普通的杆簧零件。对于那些结构复杂，打弯较多，杆臂较长，对强度及弹性要求较高的零件还是需要使用X2NiCoMo18-9-5。

随着生产的不断发展，我相信还有许多性能优越的弹性材料等待我们去开发、实验进而投入生产，不断提高手表行业的技术水平。

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