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一 定義


彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態(tài)下的彈性，而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決于其彈性變形的能力，即在規(guī)定的范圍之內，彈性變形的能力使其承受一定的載荷，在載荷去除之后不出現(xiàn)永久變形。
      

     彈簧鋼應具有優(yōu)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，又稱抗松弛性能)、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(yōu)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(jù)《鋼分類》標準，按照基本性能及使用特性一，彈簧鋼屬于機械結構用鋼；按照質量等級，屬于特殊質量鋼，即在生產(chǎn)過程中需要特別嚴格控制質量和性能的鋼。按照我國習慣，彈簧鋼屬于特殊鋼


二 分類

.碳素彈簧鋼
     碳素彈簧鋼的碳含量(質量分數(shù))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(shù)) (0.50%~0.80%)如65、70、85和較高錳含量(質量分數(shù)) (0.90~1.20%)，如65Mn兩類。
      

 2.合金彈簧鋼
    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，以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。
   

合金彈簧鋼的基本組成系列有，硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、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(yōu)質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼，選擇一些牌號作為彈簧用鋼。


彈簧鋼概述

彈簧在沖擊、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%范圍內的優(yōu)質碳素結構鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加硅含量Wsi提高性能；另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。

  

彈簧鋼熱處理工藝
彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限，一般在淬火＋中溫回火的狀態(tài)下使用，以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術對彈簧內在質量有著至關重要的影響。因此，如何進一步提高彈簧疲勞壽命，需進一步研究，尤其是化學表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產(chǎn)生重要影響。為進一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應力、提高疲勞壽命，氣門彈簧成形后，要進一步經(jīng)過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，然后經(jīng)噴丸強化。例如，日本將f4mm的si－cr油淬鋼絲經(jīng)450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經(jīng)400℃×15min中溫回火進行對比，其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入，不僅消除了脫碳的不良影響，而且還提高了殘余壓應力，同時經(jīng)滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高，150℃時的變形量為0.2%(規(guī)定值為0.5%)，250℃的變形量為0.56%，提高了氣門彈簧的熱穩(wěn)定性和抗松弛穩(wěn)定性，但滲氮和液體碳氮共滲時間應嚴格控制，否則會形成網(wǎng)狀硫化物和網(wǎng)狀氮化物，反而會降低其疲勞強度。   氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸，經(jīng)生產(chǎn)實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒，一種直徑為0.8mm，其顯微硬度為720hv0.2，另一種直徑0.25mm，其顯微硬度為800hv0.2，三次噴丸可達到較好的強化效果，又可使表面質量得到改善
   
 
     

        
  

        

材料名稱：SUP10彈簧鋼   [1]?執(zhí)行標準: JIS G4801-2005   中國標準:GB/T 3077-1999   美國標準:A29M:2005   ●特性及適用范圍：   良好的力學性能和工藝性能，淬透性較高，加入釩使鋼的晶粒細化，降低過熱敏感性，提高了強度和韌性，具有高的疲勞強度，屈服比也較高，但焊接性差，冷因變形塑性低。是一種較高級彈簧，用作較大截面的高負荷重要彈簧及工作溫度＜300 ℃的閥門彈簧、活塞彈簧、安全閥彈簧。   ●化學成份：   碳 C ：0.47～0.55   硅 Si：0.15～0.35   錳 Mn：0.65～0.95   硫 S ：≤0.030   磷 P ：≤0.030   鉻 Cr：0.80～1.10   鎳 Ni：≤0.35   銅 Cu：≤0.25   釩 V ：0.15～0.25   ●力學性能：   抗拉強度 σb (MPa)：≥1274(130)   屈服強度 σs (MPa)：≥1127(115)   伸長率 δ5 (％)：≥10   斷面收縮率 ψ (％)：≥40   硬度 ：熱軋,≤321HB;冷拉+熱處理,≤321HB   ●熱處理規(guī)范及金相組織：   熱處理規(guī)范：淬火850℃±20℃,油冷; 回火500℃±50℃(特殊需要時,±30℃)。   ●交貨狀態(tài)：熱軋鋼材以熱處理或不熱處理狀態(tài)交貨，冷拉鋼材以熱處理狀態(tài)交貨 
   
 
 

 
 彈簧鋼是專門用來制造各種彈簧和彈性元件或類似性能要求的結構零件的主要材料。
1．性能要求①高的彈性極限σe和屈強比σs/σb，以保證優(yōu)良的彈性性能，即吸收大量的彈性能而不產(chǎn)生塑性變形；②高的疲勞極限，疲勞是彈簧的最主要破壞形式之一，疲勞性能除與鋼的成分結構有關以外，還主要地受鋼的冶金質量（如非金屬夾雜物）和彈簧表面質量（如脫碳）的影響；③足夠的塑性和韌性，以防止沖擊斷裂；④其它性能，如良好的熱處理和塑性加工性能，特殊條件下工作的耐熱性或耐蝕性要求等。

2．成分特點鋼中碳與合金元素的含量及作用為：（1）中、高碳一般地，碳素彈簧鋼wc＝0.6％~0.9％，合金彈簧鋼wc＝0.45％~0.70％，經(jīng)淬火加中溫回火后得到回火托氏體組織，能較好地保證彈簧的性能要求。（2）合金元素普通用途的合金彈簧鋼一般是低合金鋼。主加元素為Si、Mn、Cr等，其主要作用是提高淬透性、固溶強化基體并提高回火穩(wěn)定性；輔加元素為Mo、W、V等強碳化物形成元素，主要作用有防止Si引起的脫碳缺陷、Mn引起的過熱缺陷并提高回火穩(wěn)定性及耐熱性等。

3．常用彈簧鋼表12-10為我國常用彈簧鋼的牌號、性能特點和主要用途，其成分、熱處理工藝和力學性能可參照有關國家標準（如GB1222－1984）。邦福表12-10常用主要彈簧鋼的牌號性能特點與用途種類鋼號性能特點產(chǎn)要用途碳素彈簧鋼普通Mn量65硬度、強度、屈強比高，但淬透性差，耐熱性不好，承受動載和疲勞載荷的能力低價格低廉，多應用于工作溫度不高的小型彈簧<12mm 或不重要的較大彈簧7085較高Mn量65Mn淬透性、綜合力學性能優(yōu)于碳鋼，但對過熱比較敏感價格較低，用量很大，制造各種小截面 <15mm 的扁簧、發(fā)條、減震器與離合器簧片，剎車軸等合金彈簧鋼Si-Mn系55Si2Mn強度高、彈性好，抗回火穩(wěn)定性佳；但易脫碳和石墨化。含B鋼淬透性明顯提高主要的彈簧鋼類，用途很廣，可制造各種中等截面<25mm 的重要彈簧，如汽車、拖拉機板簧、螺旋彈簧等60Si2Mn55Si2MnB55SiMnVBCr系50CrVA淬透性優(yōu)良、回火穩(wěn)定性高、脫碳與石墨化傾向低；綜合力學性能佳，有一定的耐蝕性，含V、Mo、W等元素的彈簧具有一定的耐高溫性；由于均為高級優(yōu)質鋼，故疲勞性能進一步改善用于制造載荷大的重型大型尺寸（50~60mm）的重要彈簧，如發(fā)動機閥門彈簧、常規(guī)武器取彈鉤彈簧、破碎機彈簧；耐熱彈簧，如鍋爐安全閥彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈等60CrMnA60CrMnBA60CrMnMoA60Si2CrA60Si2CrVA1）碳素彈簧鋼（即非合金彈簧鋼）其價格便宜但淬透性較差，適合于截面尺寸較小的非重要彈簧，其中以65、65Mn最常用。2）合金彈簧鋼根據(jù)主加合金元素種類不同可分為兩大類：Si-Mn系彈簧鋼和Cr系彈簧鋼。前者淬透性較碳鋼高，價格不很昂貴，故應用最廣，主要用于截面尺寸不大于25mm的各類彈簧，60Si2Mn是其典型代表；后者的淬透性較好，綜合力學性能高，彈簧表面不易脫碳，但價格相對較高，一般用于截面尺寸較大的重要彈簧，50CrVA是其典型代表。