彈簧鋼片

彈簧鋼主要是有好的彈性，又由於它是在動載荷環境條件下工作的，所以對製造彈簧的材質最主要的應有高的屈服強度；在承受重載荷時不引起塑性變形；應有高的疲勞強度，在載荷反覆作用下具有長的使用壽命；並有足夠的韌性和塑性，以防在衝擊力作用下突然脆斷。

基本介紹

• 中文名：彈簧鋼片
• 化學成分類：非合金彈簧鋼和合金彈簧鋼
• 碳含量：0.62%~0.90%(質量分數)
• 用途：製造彈簧和彈性元件

定義

彈簧鋼是指由於在淬火和回火狀態下的彈性，而專門用於製造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決於其彈性變形的能力，即在規定的範圍之內，彈性變形的能力使其承受一定的載荷，在載荷去除之後不出現永久變形。

彈簧鋼應具有優良的綜合性能，如力學性能(特別是彈性極限、強度極限、屈強比)、抗彈減性能(即抗彈性減退性能，又稱抗鬆弛性能)、疲勞性能、淬透性、物理化學性能(耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等)。為了滿足上述性能要求，彈簧鋼具有優良的冶金質量(高的純潔度和均勻性)、良好的表面質量(嚴格控制表面缺陷和脫碳)、精確的外形和尺寸。

根據GB/T 13304《鋼分類》標準，按照基本性能及使用特性一，彈簧鋼屬於機械結構用鋼；按照質量等級，屬於特殊質量鋼，即在生產過程中需要特別嚴格控制質量和性能的鋼。按照我國習慣，彈簧鋼屬於特殊鋼，製作彈簧鋼的時候技術要求比較高，技術的過硬直接決定品質的高低。

分類

按照化學成分分類

根據GB/T 13304 標準，彈簧鋼按照其化學成分分為非合金彈簧鋼(碳素彈簧鋼)和合金彈簧鋼。

碳素

碳素彈簧鋼的碳含量(質量分數)一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量(質量分數) (0.50%~0.80%)如65、70、85和較高錳含量(質量分數) (0.90~1.20%)，如65Mn兩類。

合金

合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎上，通過適當加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能，以滿足製造各種彈簧所需性能的鋼。

合金彈簧鋼的基本組成系列有，矽錳彈簧鋼、矽鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎上，有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。

此外，還從其他鋼類，如優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不鏽鋼，選擇一些牌號作為彈簧用鋼。

按照生產加工方法分類

1. 熱軋 (鍛)鋼材包括熱軋軋圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼板，鍛制圓鋼、方鋼。

2.冷拉(軋) 鋼材 包括鋼絲、鋼帶、冷拉材 (冷拉圓鋼)。

按照鋼材交貨狀態分類

1. 熱軋 (鍛) 鋼材

A.以熱軋 (鍛) 狀態交貨 鋼材經熱成形製成彈簧，然後進行淬火和回火處理。

B.以退火狀態交貨 鋼材經冷成形製成彈簧，然後進行淬火和回火處理。

以上均應符合相應的交貨狀態硬度的規定。

2. 冷拉 (軋) 鋼材

A.鋼絲

① 鉛浴等溫淬火冷拉鋼絲(又稱派登脫處理冷拉鋼絲) 鋼絲製成彈簧後只需進行低溫回火，以消除應力。

② 油淬火和回火鋼絲 冷拉成所需尺寸後，進行連續加熱、連續油淬火和鉛回火。鋼絲製成彈簧後只需進行底溫火，以消除應力。

③ 冷拉鋼絲 (即不經淬火和回火處理的鋼絲)

a. 以冷拉狀態交貨。

b. 以退火、正火或回火處理狀態交貨。

以上兩種狀態交貨的鋼絲製成彈簧後均需進行淬火和回火處理。

B.鋼帶

① 冷軋狀態交貨 製成彈簧後需進行低溫回火，以消除應力。

② 淬火和回火狀態交貨 製成彈簧後需進行低溫回火，以削除應力。

③ 退火火狀態交貨 製成彈簧後需進行淬火和回火處理

C.冷拉鋼材

其他分類方法

除以上所述外，還有一些其他分類方法，例如：

按交貨條件要求不同可分為按化學成分(力學性能)交貨和按淬透性交貨。

按彈簧工作條件可分為承受靜載荷彈簧鋼、承受衝擊載荷彈簧鋼、耐高(低)溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。

性能要求

彈簧在衝擊、振動或長期交應力下使用，所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%範圍內的優質碳素結構鋼。合金彈簧鋼主要是矽錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加矽含量Wsi提高性能；另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。結合我國資源，並根據汽車、拖拉機設計新技術的要求，研製出在矽錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種，延長了彈簧的使用壽命，提高了彈簧質量。

生產工藝

一般彈簧鋼可用電爐、平爐或氧氣轉爐生產；質量較好或具有特殊性能的優質彈簧鋼，用電渣爐或真空爐煉製。彈簧鋼中碳、錳、矽等主要元素的規定含量範圍較窄，冶煉時必須嚴格控制化學成分。矽含量較高時容易形成氣泡等缺陷，鋼錠鍛軋後冷卻不當時易產生白點。因此，冶煉用的原材料必須乾燥，儘量除去氣體及夾雜物，而且要避免鋼水過熱。

彈簧鋼在軋制加工中須特別注意脫碳和表面質量。鋼材表面嚴重脫碳時，會顯著降低鋼的疲勞極限。對於高矽彈簧鋼如70Si3MnA，應注意避免石墨化。因此，在熱加工時停軋溫度不應過低(≥850℃),避免在石墨化較易形成的溫度範圍(650～800℃)內停留時間過長。

彈簧製成後經噴丸處理能使彈簧表層產生殘餘壓應力，以抵銷表層上的部分工作應力，抑制表層裂縫的形成，這可顯著提高彈簧的疲勞極限。

規範

鋼號淬火溫度淬火介質硬度要求 回火溫度 冷卻介質 硬度要求 套用範圍

65 780-830 水或油 400-600 線徑小於12-15mm的螺旋彈簧、彈簧墊圈

65Mn 810-830 油或水 >60 370-400 水 42-50 5-10mm的板簧片及7-10mm的卷簧

50CrV 850-870 油 >58 400-55 水 45-50截面較大和較重要的板簧片及螺旋彈簧

50CrV 850-870 油 >58 370-420 45-·52 300C以下工作的高溫彈簧

60Si2MnA 860-880 油 >60 500-520 水 HB363-444 厚度8-12mm的板簧片

特性套用

1. 65 、70 、85：可得到很高強度、硬度、屈強比，但淬透性小，耐熱性不好，承受動載和疲勞載荷的能力低 套用非常廣泛，但多用於工作溫度不高的小型彈簧或不太重要的較大彈簧。如汽車、拖拉機、鐵道車輛及一般機械用的彈簧

65Mn 成分簡單，淬透性和綜合力學性能、脫碳等工藝性能均比碳鋼好，但對過熱比較敏感，有回火脆性，淬火易出裂紋 價格較低，用量很大。製造各種小截面扁簧、圓簧、發條等，亦可制氣門彈簧、彈簧環，減振器和離合器簧片、剎車簧等。

2. 55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA矽含量(Wsi)高(上限達2.00%)，

強度高，彈性好。抗回火穩定性好。易脫碳和石墨化。淬透性不高 。

主要的彈簧鋼類，用途很廣。製造各種彈簧，如汽車、機車、拖拉機的板簧、螺旋彈簧，汽缸安全閥簧及一些在高應力下工作的重要彈簧，磨損嚴重的彈簧。