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弹簧钢

《弹簧钢》是2017年9月1日实施的一项中国国家标准。

弹簧钢基本信息

弹簧钢材

弹簧在冲击、振动或长期交应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量WC在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外还有硌、钨、钒的合金弹簧钢。近年来,结合中国资源,并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求,研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种,延长了弹簧的使用寿命,提高了弹簧质量。

性能要求

弹簧在冲击、振动或长期交应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量WC在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外还有硌、钨、钒的合金弹簧钢。近年来,结合中国资源,并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求,研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种,延长了弹簧的使用寿命,提高了弹簧质量。

生产工艺

一般弹簧钢可用电炉、平炉或氧气转炉生产;质量较好或具有特殊性能的优质弹簧钢,用电渣炉或真空炉炼制。弹簧钢中碳、锰、硅等主要元素的规定含量范围较窄,冶炼时必须严格控制化学成分。硅含量较高时容易形成气泡等缺陷,钢锭锻轧后冷却不当时易产生白点。因此,冶炼用的原材料必须干燥,尽量除去气体及夹杂物,而且要避免钢水过热。

弹簧钢在轧制加工中须特别注意脱碳和表面质量。钢材表面严重脱碳时,会显著降低钢的疲劳极限。对于高硅弹簧钢如70Si3MnA,应注意避免石墨化。因此,在热加工时停轧温度不应过低(≥850℃),避免在石墨化较易形成的温度范围(650~800℃)内停留时间过长。

弹簧制成后经喷丸处理能使弹簧表层产生残余压应力,以抵销表层上的部分工作应力,抑制表层裂缝的形成,这可显著提高弹簧的疲劳极限。

处理规范

钢号 淬火温度 淬火介质 硬度要求 回火温度 冷却介质 硬度要求 应用范围

65780-830 水或油 400-600 线径小于12-15mm的螺旋弹簧、弹簧垫圈

65Mn810-830 油或水 >60 370-400 水 42-50 5-10mm的板簧片及7-10mm的卷簧

50CrV850-870 油 >58 400-55 水 45-50 截面较大和较重要的板簧片及螺旋弹簧

50CrV850-870 油 >58 370-420 45-52 300C以下工作的高温弹簧

60Si2MnA860-880 油 >60 500-520 水 HB363-444 厚度8-12mm的板簧片

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弹簧钢造价信息

  • 市场价
  • 信息价
  • 询价

弹簧钢

  • 55CR3
  • t
  • 13%
  • 无锡星浦利金属材料有限公司
  • 2022-12-08
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弹簧钢

  • 60Si2Mn
  • t
  • 13%
  • 无锡星浦利金属材料有限公司
  • 2022-12-08
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弹簧钢

  • 4.5mm×1250/710×4000
  • t
  • 13%
  • 鞍山市振发特种钢板销售有限公司
  • 2022-12-08
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弹簧钢

  • 4mm×1250/1320×4000
  • t
  • 13%
  • 鞍山市振发特种钢板销售有限公司
  • 2022-12-08
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弹簧钢

  • 5mm×710/1250/1400×5000
  • t
  • 13%
  • 鞍山市振发特种钢板销售有限公司
  • 2022-12-08
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弹簧钢

  • kg
  • 肇庆市2006年1月信息价
  • 建筑工程
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弹簧钢

  • kg
  • 肇庆市2005年2月信息价
  • 建筑工程
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弹簧钢

  • kg
  • 肇庆市2004年3季度信息价
  • 建筑工程
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弹簧钢

  • kg
  • 肇庆市2004年2季度信息价
  • 建筑工程
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弹簧钢

  • kg
  • 肇庆市2005年4月信息价
  • 建筑工程
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弹簧钢

  • 规格: 齐全 材质: 65Mn
  • 9074kg
  • 4
  • 普通
  • 含税费 | 含运费
  • 2015-11-23
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弹簧钢

  • 规格 25 材质 60Si2Mn
  • 1857t
  • 4
  • 齐钢
  • 中档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2015-10-22
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弹簧钢

  • 规格: 齐全 材质: 55CR3
  • 4447kg
  • 4
  • 普通
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2015-08-13
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弹簧钢

  • 18-200 65Mn/60Si2Mn
  • 2909t
  • 4
  • 中档
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2015-07-29
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弹簧钢盘圆

  • 规格 10mm 材质 60Si2MnA
  • 214t
  • 1
  • 普通
  • 含税费 | 不含运费
  • 2015-06-17
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弹簧钢特性应用

1.65 、70 、85: 可得到很高强度、硬度、屈强比,但淬透性小,耐热性不好,承受动载和疲劳载荷的能力低 应用非常广泛,但多用于工作温度不高的小型弹簧或不太重要的较大弹簧。如汽车、拖拉机、铁道车辆及一般机械用的弹簧。

65Mn 成分简单,淬透性和综合力学性能、脱碳等工艺性能均比碳钢好,但对过热比较敏感,有回火脆性,淬火易出裂纹 价格较低,用量很大。制造各种小截面扁簧、圆簧、发条等,亦可制气门弹簧、弹簧环,减振器和离合器簧片、刹车簧等。

2.55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA 硅含量(Wsi)高(上限达2.00%),

强度高,弹性好。抗回火稳定性好。易脱碳和石墨化。淬透性不高。

主要的弹簧钢类,用途很广。制造各种弹簧,如汽车、机车、拖拉机的板簧、螺旋弹簧,汽缸安全阀簧及一些在高应力下工作的重要弹簧,磨损严重的弹簧。

55Si2MnB 因含硼,其淬透性明显改善 轻型、中型汽车的前后悬挂弹簧、副簧。

55Si2MnB 中国自行研制的钢号,淬透性、综合力学性能、疲劳性能均较60Si2Mn钢好 主要制造中、小型汽车的板簧,使用效果好,亦可制其他中等截面尺寸的板簧、螺旋弹簧。

3.60Si2CrA 60Si2CrVA

高强度弹簧钢。淬透性高,热处理工艺性能好。因强度高,卷制弹簧后应及时处理消除内应力 制造载荷大的重要大型弹簧。60Si2CrA可制汽轮机汽封弹簧、调节弹簧、冷凝器支承弹簧、高压水泵碟形弹簧等。60Si2CrVA钢还制作极重要的弹簧,如常规武器取弹钩弹簧、破碎机弹簧。

4.55CrMnA

60CrMnA 突出优点是淬透性好,另外热加工性能、综合力学性能、抗脱碳性能亦好 大截面的各种重要弹簧,如汽车、机车的大型板簧、螺旋弹簧等。

5.60CrMnMoA

在现有各种弹簧钢中淬透性最高。力学性能、抗回火稳定性等亦好 大型土木建筑、重型车辆、机械等使用的超大型弹簧。钢板厚度可达35mm以上,圆钢直径可超过60mm。

6.50CrVA

少量钒提高弹性、强度、屈强比和弹减抗力,细化晶粒,减小脱碳倾向。碳含量较小,塑性、韧性较其他弹簧钢好。淬透性高,疲劳性能也好 各种重要的螺旋弹簧,特别适宜作工作应力振幅高、疲劳性能要求严格的弹簧,如阀门弹簧、喷油嘴弹簧、气缸胀圈、安全阀簧等。

7. 60CrMnBA

淬透性比60CrMnA高,其他各种性能相似 尺寸更大的板簧、螺旋弹簧、扭转弹簧等。

8. 30W4Cr2VA

高强度耐热弹簧钢。淬透性很好。高温抗松弛和热加工性能也很好 工作温度500~C以下的耐热弹簧,如汽轮机主蒸汽阀弹簧、汽封弹簧片、锅炉安全阀弹簧、400t锅炉碟形阀弹簧等。

研究进展

传统弹簧钢的强度水平难以满足现代工业发展的要求,众所周知,弹簧钢力学性能在材料质量保证的前提下取决于热处理工艺,而热处理工艺也应根据所用材料来决定,弹簧钢高强度化的一个重要途径是充分发挥合金元素的作用,达到最佳合金化效果。

热度处理

弹簧钢要求较高的强度和疲劳极限,一般在淬火+中温回火的状态下使用,以获得较高的弹性极限。热处理工艺技术对弹簧内在质量有着至关重要的影响。因此,如何进一步提高弹簧疲劳寿命,需进一步研究,尤其是化学表面改性热处理、喷丸强化等都对弹簧疲劳寿命产生重要影响。为进一步强化气门弹簧的表面强度、增加压应力、提高疲劳寿命,气门弹簧成形后,要进一步经过渗氮、低温液体碳氮共渗或硫氮共渗处理,然后经喷丸强化。例如,日本将f4mm的si-cr油淬钢丝经450℃×4.5h低温体碳氮共渗与经400℃×15min中温回火进行对比,其疲劳极限可提高240mpa。氮的渗入,不仅消除了脱碳的不良影响,而且还提高了残余压应力,同时经渗氮和低温液体碳氮共渗的气门弹簧高温强度提高,150℃时的变形量为0.2%(规定值为0.5%),250℃的变形量为0.56%,提高了气门弹簧的热稳定性和抗松弛稳定性,但渗氮和液体碳氮共渗时间应严格控制,否则会形成网状硫化物和网状氮化物,反而会降低其疲劳强度。

气门弹簧提高强度的方法还可以选择喷丸,经生产实践表面气门弹簧喷丸可用两种丸粒,一种直径为0.8mm,其显微硬度为720hv0.2,另一种直径0.25mm,其显微硬度为800hv0.2,三次喷丸可达到较好的强化效果,又可使表面质量得到改善。

合金化

碳是钢中的主要强化元素,对弹簧钢的影响往往超过其他合金元素。根据使用要求,弹簧钢材料应是中高碳的合金钢。当今世界各国普遍采用的弹簧钢,含碳量绝大部分在0.45%~0.65%。

为了克服弹簧钢强度提高后韧性和塑性降低的难题,也有降低碳含量的趋势。中国对低碳马氏体弹簧钢进行了深入的研究,如28mnsib、35mnsib等,其碳含量在0.30%左右。实践表明,这些弹簧钢可以在低温回火的板条状马氏体组织下使用,有足够强度和优良的综合力学性能,尤其是塑性、韧性极好。日本研究开发的几种高强度弹簧钢,如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等,碳含量均在0.40%左右。

合金元素在弹簧钢中的主要作用是提高力学性能、改善工艺性能及赋予某些特殊性能(如耐高温、耐蚀)等。

很多弹簧钢以硅为主要合金元素,它是对弹减抗力影响最大的合金元素,这主要是由于硅具有强烈的固溶强化作用;同时,硅能抑制渗碳体在回火过程中的晶核形成和长大,改变回火时析出碳化物的数量、尺寸和形态,提高钢的回火稳定性。目前,国内钢材牌号中wsi为1.8%~2.2%,是现有标准中含硅最高的弹簧钢。但硅含量如果过高,将促进钢在轧制和热处理过程中的脱碳和石墨化倾向,并且使冶炼困难和易形成夹杂物,因此,过高硅含量弹簧钢的使用仍需慎重。

由于铬能够显著提高钢的淬透性,阻止si-cr钢球化退火时的石墨化倾向,减少脱碳层,因此是弹簧钢中的常用合金元素,以铬为主要强化元素的弹簧钢50crv使用较广泛。

锰是提高淬透性最有效的合金元素,它溶入铁素体中有固溶性化作用。研究表明,wmn必须大于0.5%,以使淬火时弹簧钢心部完全较变为马氏体,但当wmn超过1.5%时,韧性明显下降,这在选择弹簧钢时应优先考虑的。

钼可以提高钢的淬透性,防止回火脆性,改善疲劳性能,现有标准中加钼的弹簧钢不多,加入量一般在0.4%以下。

钒是强碳化物形成元素,固态下所析出的细小弥散的mc型碳化物具有很强的沉淀强化效果。在35crmnb钢中加入0.11%v,可显著提高钢的淬透性,还发现钒能有效降低35simnb钢的脱碳敏感性,认为这与钒降低钢中有效固溶碳、防止晶粒长大和阻止晶界扩散并提高抗氧化性有关。

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(中国国家标准)

《弹簧钢》是2017年9月1日实施的一项中国国家标准。

中文名
弹簧钢
发行日期
2017年9月1日

国家标准《弹簧钢》由TC183(全国钢标准化技术委员会)归口上报,TC183SC16(全国钢标准化技术委员会特殊钢分会)执行,主管部门为中国钢铁工业协会。

主要起草单位 江阴兴澄特种钢铁有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、方大特钢科技股份有限公司 、河南省生产力促进中心 、江苏永钢集团有限公司 、北京交通大学 、西宁特殊钢股份有限公司 、大冶特殊钢股份有限公司 。

主要起草人 吴明 、姚铁华 、周君义 、栾燕 、戴强 、陈明 、常林朝 、惠卫军 、韩建中 、陈列 、杜显峰 。 2100433B

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弹簧钢常见问题

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弹簧钢简要介绍

弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力,即在规定的范围之内,弹性变形的能力使其承受一定的载荷,在载荷去除之后不出现永久变形。

弹簧钢应具有优良的综合性能,如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。为了满足上述性能要求,弹簧钢具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸。

根据GB/T 13304《钢分类》标准,按照基本性能及使用特性一,弹簧钢属于机械结构用钢;按照质量等级,属于特殊质量钢,即在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的钢。按照中国习惯,弹簧钢属于特殊钢 ,制作弹簧钢的时候技术要求比较高,技术的过硬直接决定品质的高低。

产品分类

按照化学成分分类

根据GB/T 13304 标准,弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢。

碳素弹簧钢

碳素弹簧钢的碳含量(质量分数)一般在0.62%~0.90%。按照其锰含量又分为一般锰含量(质量分数) (0.50%~0.80%)如65、70、85和较高锰含量(质量分数) (0.90~1.20%),如65Mn两类。

合金弹簧钢

合金弹簧钢是在碳素钢的基础上,通过适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能,以满足制造各种弹簧所需性能的钢。

合金弹簧钢的基本组成系列有,硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等。在这些系列的基础上,有一些牌号为了提高其某些方面的性能而加入了钼、钒或硼等合金元素。

此外,还从其他钢类,如优质碳素结构钢、碳素工具钢、高速工具钢、不锈钢,选择一些牌号作为弹簧用钢。

按照生产加工方法分类

⒈ 热轧 (锻) 钢材 包括热轧轧圆钢、方钢、扁钢、钢板,锻制圆钢、方钢。

⒉ 冷拉 (轧) 钢材 包括钢丝、钢带、冷拉材 (冷拉圆钢)。

按照钢材交货状态分类

⒈ 热轧 (锻) 钢材

A.以热轧 (锻) 状态交货 钢材经热成形制成弹簧,然后进行淬火和回火处理。

B.以退火状态交货 钢材经冷成形制成弹簧,然后进行淬火和回火处理。

以上均应符合相应的交货状态硬度的规定。

⒉ 冷拉 (轧) 钢材

A.钢丝

① 铅浴等温淬火冷拉钢丝(又称派登脱处理冷拉钢丝) 钢丝制成弹簧后只需进行低温回火,以消除应力。

② 油淬火和回火钢丝 冷拉成所需尺寸后,进行连续加热、连续油淬火和铅回火。钢丝制成弹簧后只需进行底温火,以消除应力。

③ 冷拉钢丝 (即不经淬火和回火处理的钢丝)

a. 以冷拉状态交货。

b. 以退火、正火或回火处理状态交货。

以上两种状态交货的钢丝制成弹簧后均需进行淬火和回火处理。

B.钢带

① 冷轧状态交货 制成弹簧后需进行低温回火,以消除应力。

② 淬火和回火状态交货 制成弹簧后需进行低温回火,以削除应力。

③ 退火火状态交货 制成弹簧后需进行淬火和回火处理

C.冷拉钢材

以退火状态交货 钢材经冷成形制成弹簧,然后进行淬火和回火处理。

其他分类方法

除以上所述外,还有一些其他分类方法,例如:

按交货条件要求不同可分为按化学成分(力学性能)交货和按淬透性交货。

按弹簧工作条件可分为承受静载荷弹簧钢、承受冲击载荷弹簧钢、耐高(低)温弹簧和耐腐蚀弹簧钢等。

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弹簧钢国家标准

基本信息

标准号StandardNo:GB/T 1222-2007

中文标准名称StandardTitlein Chinese:弹簧钢

英文标准名称:Springsteels

发布日期IssuanceDate:2007-08-14

实施日期ExecuteDate:2008-03-01

首次发布日期FirstIssuanceDate :1975-12-24

标准状态StandardState:现行

复审确认日期ReviewAffirmanceDate :

计划编号Plan No:20063078-T-605

代替国标号ReplacedStandard:GB/T1222-1984

被代替国标号ReplacedStandard:

废止时间RevocatoryDate:

采用国际标准号AdoptedInternationalStandard

采标名称AdoptedInternationalStandard Name:

采用程度ApplicationDegree:

采用国际标准AdoptedInternationalStandard :

国际标准分类号(ICS) :77.140.25

中国标准分类号(CCS) :H40

标准类别StandardSort:产品

标准页码NumberofPages:

标准价格(元)Price(¥) :

主管部门Governor :中国钢铁工业协会

归口单位TechnicalCommittees:全国钢标准化技术委员会

起草单位DraftingCommittee:江阴兴澄特种钢铁有限公司、冶金工业信息标准研究院、重庆东华特殊钢有限责任公司、首钢集团红冶钢厂

范围信息

本标准规定了热轧、锻制、冷拉弹簧钢的订货内容、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。

本标准适用于直径或边长不大于100mm的弹簧钢圆钢和方钢(以下简称棒材)、厚度不大于40mm的弹簧钢扁钢、直径不大于25mm的弹簧钢盘条(不包括油淬-回火弹簧钢丝盘条(YB/T 5365))。经供需双方协商,也可供应直径或边长大于100mm的棒材、厚度大于40mm的扁钢和直径大于25mm的盘条。

本标准规定的牌号及化学成分也适用于钢锭、钢坯及其制品。

文件信息

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可适用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB/T 222钢的成品化学成分允许偏差

GB/T 223.3钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量 

GB/T 223.5钢铁及合金化学分析方法还原型硅钼酸盐光度法测定酸溶硅含量 

GB/T 223.11钢铁及合金化学分析方法过硫酸铵氧化容量法测定铬量 

GB/T 223.13钢铁及合金化学分析方法硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量    

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弹簧钢文献

弹簧钢 弹簧钢

弹簧钢

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大小:13KB

页数: 4页

弹簧钢 弹簧在冲击、振动或长期交应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。 在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量 WC 在 0.6%-0.9%范 围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量 Wsi 提高 性能;另外还有硌、钨、钒的合金弹簧钢。近年来,结合我国资源,并根据汽车、拖拉机设计新技术的要 求,研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种,延长了弹簧的使用寿命,提高了弹簧质量 性能要求 弹簧在冲击、振动或长期交应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。 在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量 WC 在 0.6%-0.9%范 围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量 Wsi

弹簧钢用途举例 弹簧钢用途举例

弹簧钢用途举例

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牌 号 用 途 举 例 60 、70号 火车车厢的螺旋弹簧,一般机器上的圆、方螺旋 弹簧,小型机械的弹簧。 85 铁路车辆、汽车、拖拉机上承受震动的圆螺旋弹 簧,板簧。 65Mn 用于较大尺寸的各种扁、圆弹簧,如座垫板簧、 弹簧发条、弹簧环、气门弹簧及轻载荷汽车和小汽 车的离合器弹簧与制动弹簧等。 55Si2M 汽车、拖拉机、铁道车辆的板簧、螺旋弹簧、车 辆止回阀簧及其它高应力下工作的重要弹簧。 55Si2MnB 汽车前后簧、副簧。 60Si2Mn 和 60Si2MnA 汽车、拖拉机、铁道车汽上的板簧、螺旋弹簧, 安全阀止回阀簧,制造承受交变负荷及在高应力下 工作的大型重要卷制弹簧和受据烈磨损的零件。 轴承钢用途:导杆、滑轨、导柱、轴承轴心、机械柱等。 弹簧钢用途:具有高度之抗疲劳性及冲击性,一般经油淬火回火调质后使用,其中 碳系一般用途

弹簧钢分类

一、按照化学成分分类

根据GB/T 13304 标准,弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢。

碳素弹簧钢

碳素弹簧钢的碳含量(质量分数)一般在0.62%~0.90%。按照其锰含量又分为一般锰含量(质量分数) (0.50%~0.80%)如65、70、85和较高锰含量(质量分数) (0.90~1.20%),如65Mn两类。

合金弹簧钢

合金弹簧钢是在碳素钢的基础上,通过适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能,以满足制造各种弹簧所需性能的钢。

合金弹簧钢的基本组成系列有,硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等。在这些系列的基础上,有一些牌号为了提高其某些方面的性能而加入了钼、钒或硼等合金元素。

此外,还从其他钢类,如优质碳素结构钢、碳素工具钢、高速工具钢、不锈钢,选择一些牌号作为弹簧用钢。

二、按照生产加工方法分类

⒈ 热轧 (锻)钢材包括热轧轧圆钢、方钢、扁钢、钢板,锻制圆钢、方钢。

⒉冷拉(轧) 钢材 包括钢丝、钢带、冷拉材 (冷拉圆钢)。

三、按照钢材交货状态分类

⒈ 热轧 (锻) 钢材

A.以热轧 (锻) 状态交货 钢材经热成形制成弹簧,然后进行淬火和回火处理。

B.以退火状态交货 钢材经冷成形制成弹簧,然后进行淬火和回火处理。

以上均应符合相应的交货状态硬度的规定。

⒉ 冷拉 (轧) 钢材

A.钢丝

① 盐浴等温淬火冷拉钢丝(又称派登脱处理冷拉钢丝) 钢丝制成弹簧后只需进行低温回火,以消除应力。

② 油淬火和回火钢丝 冷拉成所需尺寸后,进行连续加热、连续油淬火和铅回火。钢丝制成弹簧后只需进行底温火,以消除应力。

③ 冷拉钢丝 (即不经淬火和回火处理的钢丝)

a. 以冷拉状态交货。

b. 以退火、正火或回火处理状态交货。

以上两种状态交货的钢丝制成弹簧后均需进行淬火和回火处理。

B.钢带

① 冷轧状态交货 制成弹簧后需进行低温回火,以消除应力。

② 淬火和回火状态交货 制成弹簧后需进行低温回火,以削除应力。

③ 退火火状态交货 制成弹簧后需进行淬火和回火处理

C.冷拉钢材

以退火状态交货 钢材经冷成形制成弹簧,然后进行淬火和回火处理。

四、其他分类方法

除以上所述外,还有一些其他分类方法,例如:

按交货条件要求不同可分为按化学成分(力学性能)交货和按淬透性交货。

按弹簧工作条件可分为承受静载荷弹簧钢、承受冲击载荷弹簧钢、耐高(低)温弹簧和耐腐蚀弹簧钢等。

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弹簧钢丝弹簧钢丝标准

碳素弹簧钢丝现行国家和行业推荐标准分两种类型:

1、冷拉弹簧钢丝

一类是冷变形强化钢丝,又称冷拉弹簧钢丝。冷拉碳素弹簧钢丝首先经铅淬火处理获得索氏体组织,然后表面磷化,以很大减面率拉拔到成品尺寸,钢丝组织呈纤维状,有很高的抗拉强度和弹性极限,良好的弯曲和扭转性能。冷拉弹簧钢丝尺寸精度高,表面光洁,无氧化和脱碳缺陷,疲劳寿命比较稳定,是使用最广泛的弹簧钢丝。

2、油淬火回火钢丝

碳素弹簧钢丝的另一类型是马氏体强化钢丝,又称油淬火回火钢丝。碳素钢丝通过淬回火处理,可获得良好的综合力学性能,当钢丝规格较小时(φ≤2.0mm),油淬火回火钢丝的各项强度指标比索氏体化处理后冷拉钢丝要低。当钢丝规格较大时(φ≥6.0mm)索氏体化的钢丝不可能采用很大减面率来获得所要求的强度指标,而油淬火回火钢丝只要完全淬透就可以获得比冷拉钢丝更高的性能。在抗拉强度相同条件下,马氏体强化钢丝比冷变形强化钢丝具有更高的弹性极限。冷拉钢丝金相组织呈纤维状,各向异性明显,油淬火回火钢丝金相组织为均匀的回火马氏体,几乎是各向同性的。同时油淬火回火钢丝的抗松弛性能优于冷拉钢丝,使用温度(150~190℃)也高于冷拉钢丝(≤120℃)。大规格油淬火、回火钢丝大有取代冷拉钢丝趋势。

弹簧钢丝碳素钢丝

下面按标准介绍各类碳素弹簧钢丝的应用范围及工艺特点。

(1)YB/T5220-93 《非机械弹簧用碳素弹簧钢丝》

该标准适用于沙发垫簧,座垫,靠背拉簧,卡簧,夹簧等非机械弹簧用碳素弹簧钢丝。标准按抗拉强度要求不同将钢丝分成A1,A2,A3…A9九个组别,每个组别钢丝不分规格大小按一个强度范围供货,抗拉强度偏差≤200Mpa。A1,A2和A3组用于制造较低应力弹簧。A3,A4和A5用于制造一般应力弹簧。A7,A8和A9用于制造较高应力弹簧。床垫簧一般选用A3和A4组别。

A1-A3组钢丝一般选用45~70钢,A3~A6组选用65Mn或70钢,A7~A9组钢丝选用70或T8MnA(82B)生产。由于按该标准供货的钢丝基本用于制作静态弹簧,对疲劳寿命的要求相对宽松,钢丝可以采用控轧控冷盘条直接拉拔成品。钢丝成前热处理也可以用正火代替铅浴处理。同时允许选用转炉镇静钢作为原料。

(2)GB/T4357-89 《碳素弹簧钢丝》

该标准是冷拉碳素弹簧钢丝的通用标准,主要用于制作在各种应力状态下工作的静态弹簧。根据弹簧工作应力状态钢丝可分三个级别供货:B级用于低应力弹簧,C级用于中等应力弹簧,D级用于高应力弹簧。成品钢丝考核抗拉强度、扭转、缠绕和弯曲四项性能。

本标准钢丝主要用于制作静态机械弹簧,其服役期振动频次要高于非机械弹簧,对疲劳寿命有一定的要求,成品也增加扭转性能的考核。因此对钢丝用盘条应采用电炉或电炉 炉外精炼法冶炼,盘条中P≤0.030%、S≤0.020%等。成品钢丝显微组织中如含有游离铁素体,会降低弹簧疲劳寿命,而控轧控冷盘条中一般均存有5%~1.5%的游离铁素体,一般不宜采用盘条直接生产成品钢丝。按此标准供应的钢丝原则上成前应经铅浴处理,消除游离铁素体组织,成品钢丝显微组织应为纤维化索氏体组织。

(3)GB/T4358-1995《重要用途碳素弹簧钢丝》

按该标准供货的钢丝,主要用于制作在各种应力状态下工作的动态弹簧。根据弹簧工作应力状态,钢丝分3个组别供货:E组适用于中等应力动态弹簧,F组适用于高应力动态弹簧,G组适用于高疲劳寿命的动态弹簧。成品钢丝考核抗拉强度,扭转,缠绕,弯曲和脱碳五项性能指标。

由于按该标准供货的钢丝用于制作中、高应力状态下工作的动态弹簧,成品钢丝除保持高的弹性极限和良好的韧性指标外,还必须考虑到疲劳极限和弹簧的疲劳寿命。为此,对钢的纯净度,非金属夹杂含量和气体含量,铁素体含量及表面脱碳程度有更高的要求。钢丝用盘条必须采用电炉 炉外精炼法冶炼,对盘条的化学成分有更高的要求:P≤0.025%、S≤0.020%,Cr ≤0.10%、Ni≤0.15%(0.12%)、Cu≤0.20%。实际生产中为提高疲劳寿命往往将Mn控制在高限,E组选用70或70Mn(72B),F组选用T8MnA或T9RtA,G组选用65Mn(Mn可调整到0.9-1.2%)或67B。降低钢中P、S含量,提高Mn含量和采用炉外精炼的目的是:消减钢中非金属夹杂含量,改善夹杂物形态和降低气体含量,提高疲劳极限和疲劳寿命。如果钢丝显微组织中含有游离铁素体,会较大幅度地降低疲劳寿命,按该标准供货的钢丝,成前必须进行铅淬火处理。

G组钢丝用于制作在剧烈振动状态下工作的阀门弹簧,对疲劳寿命要求极高,所以选用韧性更好的65Mn盘条,抗拉强度虽有所下降,但疲劳寿命更有保证。钢丝表面脱碳,形成铁素体组织严重影响疲劳性能,标准对G组钢丝增加脱碳层检验,规定总脱碳层深度不得大于1.0%d,但对较大规格钢丝(Φ>4.0mm)受减面率限制,由热轧盘条带来的脱碳层很难彻底消除,标准补充规定:"征得需方同意,可供应脱碳层不超直径1.5%d的钢丝"。

(4)GJB1497-92 《特殊用途碳素弹簧钢丝规范》

在某些特定场合,需要弹簧具有超出常规要求的弹力,如枪械弹簧,为便于携带和使用,弹簧所占的空间很小,弹力要足够大,必须选用抗拉强度特高,韧性较好的钢丝来制作弹簧,《特殊用途碳素弹簧钢丝》就适应这种需要的标准。

该标准规定钢丝分甲、乙、丙3组供货。丙组适应于较高应力弹簧,乙组适应于高应力弹簧,甲组适用于超高应力弹簧。标准推荐钢丝采用T9A,T10A和T8MnA制造。实际上钢丝抗拉强度随碳含量增高而上升,扭转性能(韧性指标)随碳含量上升而下降,综合考虑,辽宁特殊钢集团大连三大钢丝公司选用加稀土的T9A钢丝生产甲、乙、丙组钢丝。成品钢丝考核抗拉强度、扭转、扭转断口、缠绕、抗拉强度均匀性和尺寸均匀性六项性能指标,常见规格的力学性能如表6。

应该指出钢丝的超高抗拉强度是以牺牲部分塑性和疲劳寿命换来的,只适用于制作形状简单,对疲劳寿命要求不很高的弹簧,该标准不宜推广使用。

(5)YB/T5103-93 油淬火-回火碳素弹簧钢丝

油淬火、回火钢丝先将钢丝生产到成品尺寸,然后再进行油淬火回火处理,以回火马氏体组织交货。组织均匀性是决定油淬火回火钢丝性能的重要指标,因碳素弹簧钢丝淬透性有限,规格太大的钢丝油淬火回火后芯部不能完全转变为马氏体,所以标准规定油淬火回火碳素弹簧钢丝供货直径小于12.0mm。

与冷拉碳素弹簧钢丝相比,直径≤2.0mm的油淬火回火钢丝抗拉强度和弹性极限低于冷拉钢丝。但大规格钢丝(Φ≥6.0mm)索氏体处理后,不可能采用大减面率拉拔获得高的抗拉强度,而油淬火回火钢丝只要完全淬透,就可以获得比冷拉钢丝更高的抗拉强度。即使在抗拉强度相同条件下,油淬火回火钢丝的弹性极限也高与冷拉钢丝。

冷拉弹簧钢丝的各向异性明显,而油淬火回火钢丝几乎各相同性。油淬火回火钢丝的疲劳寿及抗应力松弛性能比冷拉钢丝好得多,工作温度更高(150~170℃),抗蠕变性能更好。另外油淬火回火钢丝直条度好,打开盘卷后钢丝弹直,几乎无弯曲,缠绕弹簧时成形性能更好。因此工业发达国家大规格油淬火回火碳素弹簧钢丝几乎取代了冷拉碳素弹簧钢丝。

(6)YB/T5102-93《阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝》

YB/T5102-93与YB/T5103-93的关系相当于GB/T4358-1995与GB/T4357-89的关系。前者用于制作动态弹簧,后者是通用标准,主要用于制作静态弹簧。由于动态油淬火回火弹簧对组织均匀性要求更严格,碳素钢淬透性有限,YB/T5102规定供货规格更小(直径≤6.0mm)。

阀门用油淬火回火碳素钢丝使用范围和质量控制要求基本与GB/T4358-1995 G组相当,这里不再赘述。

弹簧钢丝合金钢丝

我国合金弹簧钢丝分三类,合金弹簧钢丝,油淬火回火硅锰弹簧钢丝,阀门用油淬火回火铬硅合金弹簧钢丝,从发达国家合金弹簧使用现状来看,油淬火回火钢丝所占比例越来越大,日本工业标准(JIS)规定,合金弹簧钢丝全部以油淬火回火状态供货。

(1) GB/T5218-1999《合金弹簧钢丝》

该标准将原GB5218-85《硅锰弹簧钢丝》、GB5219-85《铬钒弹簧钢丝》和GB5221-85《铬硅弹簧钢丝》三个标准合并成一个标准。

标准适用于制作高、中应力弹簧用合金弹簧钢丝,钢丝缠簧成形后需经淬火回火处理才能使用。

标准列出60Si2MnA、50CrVA和55CrSiA三个钢号,同时规定根据需方要求,可以供应其它牌号钢丝。

钢丝一般按冷拉状态交货,成品直径≤5.0mm检验抗拉强度σb≤1035Mpa,直径>5.0mm钢丝检验HB≤302,相当于轻拉状态。生产中大规格(Ф>8.0)成品冷拉减面率不超过25%,小规格钢丝(Ф≤5.0)减面率不超过30%。退火状态交货钢丝太软,极易产生死弯,缠簧时往往造成簧形不好,螺距不均。冷拉减面率偏大时钢丝太硬、缠簧时反弹大,粗簧成形困难。所以直接缠簧的钢丝以轻拉状态供货最合适。对于钢丝购回还要进行冷加工(如压扁、轧成异型截面等)的用户,应推荐选用退火状态交货钢丝。

为保证缠簧性能,成品钢丝进行缠绕试验,直径≤5.0mm钢丝在相当于钢丝直径1~2倍的芯棒上缠绕6圈,不得破裂和折断。

脱碳和表面缺陷严重的降低弹簧疲劳寿命,必须严格控制。特别是60Si2MnA和55CrSi,含硅量较高,退火时极易脱碳。盘条球化退火和半成品再结晶退火推荐采用低温,长时间的退火工艺。如前所述,疲劳寿命要求高的弹簧,必须选用磨光钢丝,但需要分清是退火磨光还是冷拉磨光。50CrV软态钢丝磨光时磨屑极易粘附到钢丝表面,形成不规则小白点,所以尽可能采用冷拉磨光工艺,减少表面"白点"。

在表面质量保证条件下,夹杂含量就成为影响疲劳寿命的最重要因素,所以标准规定,需方有要求时可增加非金属夹杂物,石墨碳检验。

(2)YB/T5104-93《油淬火-回火硅锰合金弹簧钢丝》

使用油淬火回火合金弹簧钢丝制簧后,不需要再进行淬回火处理,只要象冷拉碳素弹簧钢丝一样进行消除应力处理即可使用,深受欢迎,直径14.0mm以下合金弹簧越来越多地使用这两个标准。

YB/T5104-93分3种类别供货,A类适用于中等载荷的静态弹簧,B类适用于中等载荷,中等疲劳寿命的动态弹簧,C类适用于较高应力状态的动态簧,如汽车悬挂弹簧。

(3)YB/T5105-93《阀门用油淬火-回火铬硅合金弹簧钢丝》。

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