弹簧钢丝知识
弹簧钢丝
(spring steel wire)
制造各种类型和用途弹簧的钢丝。
主要种类有
: 
(1)供冷卷弹簧用的钢丝，
这类弹簧冷卷成型后不经热处理或只经低温加热后应用，主要是碳素弹簧钢 (2)卷簧后经热处理的弹簧钢丝，主要是合金弹簧钢丝(3)调质弹簧钢丝，又称油淬火一回火弹簧钢丝
; 
(4)
不锈弹簧钢丝，
这类钢丝大多由奥氏体不锈钢制作，
其生产特点见合金钢丝。
此外尚有正在开发中的形变热处理钢丝。
碳素弹簧钢丝应具有高的抗拉强度、弹性极限、韧性和疲劳强度，并耐冲击和振动。确保强度和韧性指标特别是防止扭转裂纹的产生是生产弹簧钢丝的关键。盘条的内在质量和表面质量影响钢丝的性能。碳素弹簧钢丝用高碳优质碳素结构钢或碳素工具钢盘条制造，须根据弹簧的用途严格控制其化学成分、气体含量和非金属夹杂。
为了减少表面缺陷和脱碳层，对生产盘条的钢坯要进行表面研磨。盘条要进行正火或索氏体化处理，规格大的用球化退火代替。中间特别是成品拔程前的热处理广泛采用索氏体化处理。热处理时要防止脱碳。热处理后采用硫酸或盐酸酸洗以清除氧化铁皮。涂层可采用石灰、磷化、硼砂处理或镀铜。成品拔程的拉拔工艺对产品性能的影响很大，一般采用90%左右的较大的总减面率和较小的道次减面率（约23%)，以保证产品的韧性。对于高强度弹簧钢丝，拉拔时应控制各道次钢丝的出口温度低于150℃，防止钢丝因产生应变时效而出现扭转裂纹，这是造成钢丝报废的主要缺陷。为此，拉拔时必须有良好的润滑和充分的冷却，采用较小的道次减面率和拉拔速度有助于减少钢丝的温升。拉拔后钢丝内存在较大的残余应力，影响其性能，可采用在线矫直或低温加热等措施加以消除。
合金弹簧钢丝用硅锰、等合金弹簧钢制造。盘条的软化采用不完全退火。热处理时要防止脱碳，对含硅弹簧钢盘条还要防止石墨碳的析出。
半成品的热处理采用再结晶退火。酸洗、涂层工艺与生产碳素弹簧钢丝相近。按需要，硅锰弹簧钢丝有冷拉、退火、正火、高温回火、银亮及油淬火一回火等不同的交货状态;弹簧钢丝有冷拉、退火、银亮等交货状态。一般合金弹簧钢丝在绕成弹簧后,须经淬火和中温回火后才可使用。
  调质弹簧钢丝主要有油淬火一回火碳素弹簧钢丝和硅锰合金弹簧钢丝，阀门用油淬火一回火碳素弹簧钢丝和铬硅合金弹簧钢丝。弹簧钢丝拉拔后进行淬火一回火调质处理的目的是使钢丝具有较高的弹性极限和屈强比以及良好的韧性和耐疲劳性能。用淬火一回火钢丝制作的弹簧，几何形状和力学性能稳定、负荷波动小，可在低于回火温度下加热以消除绕制时产生的残余应力。
 汽车用油淬火-回火弹簧钢丝的要求
汽车气门弹簧及悬架簧的发展趋势是提高使用应力、减轻自身重量、缩小面积以及提高疲劳寿命。对弹簧钢丝的要求是：1、改进钢的化学成份以提高钢丝的疲劳强度、淬透性、抗回火性和对高温环境的适应性；2、提高钢质的洁净度并改变夹杂物的种类，限制夹杂物的数量和尺寸以克服弹簧的早期失效；3、提高疲劳寿命，一般国内弹簧次数要求是（2.3~5.0）×107次，而国内优秀企业的产品已普及达到5×108次；4、细化晶粒、提高屈服强度及韧性以提高弹簧的抗弹减性能；5、改变横截面形状以获得弹簧承受负荷时理想的应力分布；6、消除表面划伤和裂纹，减少脱碳层以延长在高应力条件下的使用寿命。
60si2mna：强度高，弹性好；抗回火稳定性好；易脱碳和石墨化（si）；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。
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。碳含量较少，塑性、韧性较其他弹簧钢好。淬透性高，疲劳性能也好。主要用于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。
材料本身无所谓好不好，要看工况具体的要求，用在哪里；物尽其用，什么材料都是好材料
球化退火：采用850度加热、油冷淬火、短时间等温球化工艺（790度加热25min，急冷到680度保温1h，炉冷到500度出炉），可获得理想的球化组织。60si2mn钢淬火温度正常取850度~870度，油冷。回火温度视模具零件的硬度要求而取，如
400度回火，硬度46hrc;
500度回火，硬度40hrc；
600度回火，硬度34hrc。
在150~160度之间回火性能得到最佳的配合，注意必须避开300度左右的回火脆性区。要求有较高韧性的工模具、要求尺寸稳定性好的量具，回火温度可以提高到250度左右，硬度为55~60hrc，有较好的韧性。　
弹簧根据运行状态可分为静态簧和动态簧。静态弹簧指服役期振动次数有限的弹簧，如安全阀弹簧，弹簧垫，秤盘弹簧，定载荷弹簧，机械弹簧，手表游丝等。动态弹簧指服役期振动次数达1×106次以上的弹簧，如发动机阀门弹簧，车辆悬挂簧，防震弹簧，联轴器弹簧，电梯缓冲弹簧等。静态弹簧选材时主要考虑抗拉强度和稳定性，动态弹簧选材时主要考虑疲劳，松弛及共振性能。
　　弹簧根据负荷状况可分为轻载荷、一般载荷和重载荷三种状态。轻载荷指承受静态应力，应力较低，变形量较小的弹簧，如安全装置用弹簧，吸收振动用弹簧等。设计使用寿命103～104次。
　　一般载荷指设计寿命105～106次，在振动频率300次/min条件下使用的普通弹簧。在许用应力范围内，寿命保证1×106次，载荷应力越低，寿命越长。
　　重载荷指长时间工作、振动频繁的弹簧。如阀门弹簧，空气锤、压力机、液压控制器弹簧，其载荷较高，常常在低于许用应力10%左右使用，使用寿命大于1×106次，通常为107次
）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。
　　从使用状态分析，该标准钢丝基本属于静态簧，成品钢丝仅考核抗拉强度、缠绕和单次弯曲三项性能，详见表3。 表3 yb/t5220-93 非机械弹簧用碳素弹簧钢丝
　　说明：
　　①φ≤4.0mm钢丝在2d芯棒上缠绕两圈无裂纹或折断。
　　②φ＞4.0mm钢丝进行弯曲试验，试样沿r=10mm圆弧向不同方向弯曲90o，弯曲处不得有裂纹或折断。
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
●特性及适用范围：
65mn弹簧钢，锰提高淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。化学成
分
化学成份：
碳c ：0.62～0.70  
硅si：0.17～0.37  
锰mn：0.90～1.20  
硫s ：≤0.035 
磷p ：≤0.035 
铬cr：≤0.25 
镍ni：≤0.30 
铜cu：≤0.25
力学性能
●力学性能：
抗拉强度σb (mpa)：≥980(100)  
屈服强度σs (mpa)：≥784(80) 
伸长率δ10 (％)：≥8 
断面收缩率ψ(％)：≥30 
硬度：热轧,≤302hb;冷拉+热处理,
≤321hb 
热处理规范
●热处理规范及金相组织：
热处理规范：淬火830℃±20℃,
油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。
金相组织：屈氏体。
●交货状态：热轧钢材以热处理或不热处理状态交货，冷拉钢材
以热处理状态交货。
●供货规格：
盘圆：φ5.5～16mm 
轧材：φ120～150mm 
锻材：φ160～450mm 
65mn密度
65mn密度ρ=7.81克/立方厘米，该钢可以冷轧成钢板、钢带和钢丝，制作弹簧。65mn也可以制作成如钳工的凿子、划针等工具。65mn钢可制作一般截面尺寸为8～15mm左右的小型弹簧如各种小尺寸扁、圆弹簧，底垫弹簧、弹簧发条。

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周增彬
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