熱軋彈簧鋼簡介

熱軋彈簧鋼是指適合用熱方法生產(chǎn)的彈簧用鋼。熱軋彈簧鋼供貨狀態(tài)分為熱軋后退火和不退火的兩種 。

常用來制作彈簧，如汽車、拖拉機、隴車車輛上的緩沖器彈簧熱軋后退火的鋼材，經(jīng)常是經(jīng)冷卷成型后，再進行淬火、回火處理，一般用來制造中型彈簧。

具有良好的抗疲勞性能、折彎后無裂紋且具有很好彈性與柔軟性，純潔度均勻無沙眼，脫碳及電鍍后表面效果極佳，正負公差均勻，精準度高，具有很好的耐高(低)溫不易淬斷等 。

該鋼可以冷軋成鋼板、鋼帶和鋼絲，制作彈簧。65Mn也可以制作成如鉗工的鑿子、劃針等工具。65Mn鋼可制作一般截面尺寸為8～15mm左右的小型彈簧如各種小尺寸扁、圓彈簧，底墊彈簧、彈簧發(fā)條。

彈簧鋼在軋制加工中須特別注意脫碳和表面質(zhì)量。鋼材表面嚴重脫碳時，會顯著降低鋼的疲勞極限。對于高硅彈簧鋼如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范圍（650～800℃）內(nèi)停留時間過長 。

2017年7月12日，《淬火-回火彈簧鋼絲用熱軋盤條》發(fā)布。

2018年4月1日，《淬火-回火彈簧鋼絲用熱軋盤條》實施。

一、按照化學成分分類

根據(jù)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。

碳素彈簧鋼

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

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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)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。

二、按照生產(chǎn)加工方法分類

⒈ 熱軋 （鍛）鋼材包括熱軋軋圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼板，鍛制圓鋼、方鋼。

⒉冷拉（軋） 鋼材 包括鋼絲、鋼帶、冷拉材 （冷拉圓鋼）。

三、按照鋼材交貨狀態(tài)分類

⒈ 熱軋 （鍛） 鋼材

A.以熱軋 （鍛） 狀態(tài)交貨 鋼材經(jīng)熱成形制成彈簧，然后進行淬火和回火處理。

B.以退火狀態(tài)交貨 鋼材經(jīng)冷成形制成彈簧，然后進行淬火和回火處理。

以上均應符合相應的交貨狀態(tài)硬度的規(guī)定。

⒉ 冷拉 （軋） 鋼材

A.鋼絲

① 鹽浴等溫淬火冷拉鋼絲（又稱派登脫處理冷拉鋼絲） 鋼絲制成彈簧后只需進行低溫回火，以消除應力。

② 油淬火和回火鋼絲 冷拉成所需尺寸后，進行連續(xù)加熱、連續(xù)油淬火和鉛回火。鋼絲制成彈簧后只需進行底溫火，以消除應力。

③ 冷拉鋼絲 （即不經(jīng)淬火和回火處理的鋼絲）

a. 以冷拉狀態(tài)交貨。

b. 以退火、正火或回火處理狀態(tài)交貨。

以上兩種狀態(tài)交貨的鋼絲制成彈簧后均需進行淬火和回火處理。

B.鋼帶

① 冷軋狀態(tài)交貨 制成彈簧后需進行低溫回火，以消除應力。

② 淬火和回火狀態(tài)交貨 制成彈簧后需進行低溫回火，以削除應力。

③ 退火火狀態(tài)交貨 制成彈簧后需進行淬火和回火處理

C.冷拉鋼材

以退火狀態(tài)交貨 鋼材經(jīng)冷成形制成彈簧，然后進行淬火和回火處理。

四、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、承受沖擊載荷彈簧鋼、耐高（低）溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。

碳素彈簧鋼絲現(xiàn)行國家和行業(yè)推薦標準分兩種類型：

1、冷拉彈簧鋼絲

一類是冷變形強化鋼絲，又稱冷拉彈簧鋼絲。冷拉碳素彈簧鋼絲首先經(jīng)鉛淬火處理獲得索氏體組織，然后表面磷化，以很大減面率拉拔到成品尺寸，鋼絲組織呈纖維狀，有很高的抗拉強度和彈性極限，良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能。冷拉彈簧鋼絲尺寸精度高，表面光潔，無氧化和脫碳缺陷，疲勞壽命比較穩(wěn)定，是使用最廣泛的彈簧鋼絲。

2、油淬火回火鋼絲

碳素彈簧鋼絲的另一類型是馬氏體強化鋼絲，又稱油淬火回火鋼絲。碳素鋼絲通過淬回火處理，可獲得良好的綜合力學性能，當鋼絲規(guī)格較小時（φ≤2.0mm），油淬火回火鋼絲的各項強度指標比索氏體化處理后冷拉鋼絲要低。當鋼絲規(guī)格較大時（φ≥6.0mm）索氏體化的鋼絲不可能采用很大減面率來獲得所要求的強度指標，而油淬火回火鋼絲只要完全淬透就可以獲得比冷拉鋼絲更高的性能。在抗拉強度相同條件下，馬氏體強化鋼絲比冷變形強化鋼絲具有更高的彈性極限。冷拉鋼絲金相組織呈纖維狀，各向異性明顯，油淬火回火鋼絲金相組織為均勻的回火馬氏體，幾乎是各向同性的。同時油淬火回火鋼絲的抗松弛性能優(yōu)于冷拉鋼絲，使用溫度（150～190℃）也高于冷拉鋼絲（≤120℃）。大規(guī)格油淬火、回火鋼絲大有取代冷拉鋼絲趨勢。

彈簧鋼絲碳素鋼絲

下面按標準介紹各類碳素彈簧鋼絲的應用范圍及工藝特點。

（1）YB/T5220-93 《非機械彈簧用碳素彈簧鋼絲》

該標準適用于沙發(fā)墊簧，座墊，靠背拉簧，卡簧，夾簧等非機械彈簧用碳素彈簧鋼絲。標準按抗拉強度要求不同將鋼絲分成A1，A2，A3…A9九個組別，每個組別鋼絲不分規(guī)格大小按一個強度范圍供貨，抗拉強度偏差≤200Mpa。A1，A2和A3組用于制造較低應力彈簧。A3，A4和A5用于制造一般應力彈簧。A7，A8和A9用于制造較高應力彈簧。床墊簧一般選用A3和A4組別。

A1-A3組鋼絲一般選用45～70鋼，A3～A6組選用65Mn或70鋼，A7～A9組鋼絲選用70或T8MnA（82B）生產(chǎn)。由于按該標準供貨的鋼絲基本用于制作靜態(tài)彈簧，對疲勞壽命的要求相對寬松，鋼絲可以采用控軋控冷盤條直接拉拔成品。鋼絲成前熱處理也可以用正火代替鉛浴處理。同時允許選用轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜鋼作為原料。

（2）GB/T4357-89 《碳素彈簧鋼絲》

該標準是冷拉碳素彈簧鋼絲的通用標準，主要用于制作在各種應力狀態(tài)下工作的靜態(tài)彈簧。根據(jù)彈簧工作應力狀態(tài)鋼絲可分三個級別供貨：B級用于低應力彈簧，C級用于中等應力彈簧，D級用于高應力彈簧。成品鋼絲考核抗拉強度、扭轉(zhuǎn)、纏繞和彎曲四項性能。

本標準鋼絲主要用于制作靜態(tài)機械彈簧，其服役期振動頻次要高于非機械彈簧，對疲勞壽命有一定的要求，成品也增加扭轉(zhuǎn)性能的考核。因此對鋼絲用盤條應采用電爐或電爐 爐外精煉法冶煉，盤條中P≤0.030%、S≤0.020%等。成品鋼絲顯微組織中如含有游離鐵素體，會降低彈簧疲勞壽命，而控軋控冷盤條中一般均存有5%～1.5%的游離鐵素體，一般不宜采用盤條直接生產(chǎn)成品鋼絲。按此標準供應的鋼絲原則上成前應經(jīng)鉛浴處理，消除游離鐵素體組織，成品鋼絲顯微組織應為纖維化索氏體組織。

（3）GB/T4358-1995《重要用途碳素彈簧鋼絲》

按該標準供貨的鋼絲，主要用于制作在各種應力狀態(tài)下工作的動態(tài)彈簧。根據(jù)彈簧工作應力狀態(tài)，鋼絲分3個組別供貨：E組適用于中等應力動態(tài)彈簧，F(xiàn)組適用于高應力動態(tài)彈簧，G組適用于高疲勞壽命的動態(tài)彈簧。成品鋼絲考核抗拉強度，扭轉(zhuǎn)，纏繞，彎曲和脫碳五項性能指標。

由于按該標準供貨的鋼絲用于制作中、高應力狀態(tài)下工作的動態(tài)彈簧，成品鋼絲除保持高的彈性極限和良好的韌性指標外，還必須考慮到疲勞極限和彈簧的疲勞壽命。為此，對鋼的純凈度，非金屬夾雜含量和氣體含量，鐵素體含量及表面脫碳程度有更高的要求。鋼絲用盤條必須采用電爐 爐外精煉法冶煉，對盤條的化學成分有更高的要求：P≤0.025%、S≤0.020%，Cr ≤0.10%、Ni≤0.15%（0.12%）、Cu≤0.20%。實際生產(chǎn)中為提高疲勞壽命往往將Mn控制在高限，E組選用70或70Mn（72B），F(xiàn)組選用T8MnA或T9RtA，G組選用65Mn（Mn可調(diào)整到0.9-1.2%）或67B。降低鋼中P、S含量，提高Mn含量和采用爐外精煉的目的是：消減鋼中非金屬夾雜含量，改善夾雜物形態(tài)和降低氣體含量，提高疲勞極限和疲勞壽命。如果鋼絲顯微組織中含有游離鐵素體，會較大幅度地降低疲勞壽命，按該標準供貨的鋼絲，成前必須進行鉛淬火處理。

G組鋼絲用于制作在劇烈振動狀態(tài)下工作的閥門彈簧，對疲勞壽命要求極高，所以選用韌性更好的65Mn盤條，抗拉強度雖有所下降，但疲勞壽命更有保證。鋼絲表面脫碳，形成鐵素體組織嚴重影響疲勞性能，標準對G組鋼絲增加脫碳層檢驗，規(guī)定總脫碳層深度不得大于1.0%d，但對較大規(guī)格鋼絲（Φ>4.0mm）受減面率限制，由熱軋盤條帶來的脫碳層很難徹底消除，標準補充規(guī)定："征得需方同意，可供應脫碳層不超直徑1.5%d的鋼絲"。

（4）GJB1497-92 《特殊用途碳素彈簧鋼絲規(guī)范》

在某些特定場合，需要彈簧具有超出常規(guī)要求的彈力，如槍械彈簧，為便于攜帶和使用，彈簧所占的空間很小，彈力要足夠大，必須選用抗拉強度特高，韌性較好的鋼絲來制作彈簧,《特殊用途碳素彈簧鋼絲》就適應這種需要的標準。

該標準規(guī)定鋼絲分甲、乙、丙3組供貨。丙組適應于較高應力彈簧，乙組適應于高應力彈簧，甲組適用于超高應力彈簧。標準推薦鋼絲采用T9A，T10A和T8MnA制造。實際上鋼絲抗拉強度隨碳含量增高而上升，扭轉(zhuǎn)性能（韌性指標）隨碳含量上升而下降，綜合考慮，遼寧特殊鋼集團大連三大鋼絲公司選用加稀土的T9A鋼絲生產(chǎn)甲、乙、丙組鋼絲。成品鋼絲考核抗拉強度、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)斷口、纏繞、抗拉強度均勻性和尺寸均勻性六項性能指標，常見規(guī)格的力學性能如表6。

應該指出鋼絲的超高抗拉強度是以犧牲部分塑性和疲勞壽命換來的，只適用于制作形狀簡單，對疲勞壽命要求不很高的彈簧，該標準不宜推廣使用。

（5）YB/T5103-93 油淬火-回火碳素彈簧鋼絲

油淬火、回火鋼絲先將鋼絲生產(chǎn)到成品尺寸，然后再進行油淬火回火處理，以回火馬氏體組織交貨。組織均勻性是決定油淬火回火鋼絲性能的重要指標，因碳素彈簧鋼絲淬透性有限，規(guī)格太大的鋼絲油淬火回火后芯部不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，所以標準規(guī)定油淬火回火碳素彈簧鋼絲供貨直徑小于12.0mm。

與冷拉碳素彈簧鋼絲相比，直徑≤2.0mm的油淬火回火鋼絲抗拉強度和彈性極限低于冷拉鋼絲。但大規(guī)格鋼絲（Φ≥6.0mm）索氏體處理后，不可能采用大減面率拉拔獲得高的抗拉強度，而油淬火回火鋼絲只要完全淬透，就可以獲得比冷拉鋼絲更高的抗拉強度。即使在抗拉強度相同條件下，油淬火回火鋼絲的彈性極限也高與冷拉鋼絲。

冷拉彈簧鋼絲的各向異性明顯，而油淬火回火鋼絲幾乎各相同性。油淬火回火鋼絲的疲勞壽及抗應力松弛性能比冷拉鋼絲好得多，工作溫度更高（150～170℃），抗蠕變性能更好。另外油淬火回火鋼絲直條度好，打開盤卷后鋼絲彈直，幾乎無彎曲，纏繞彈簧時成形性能更好。因此工業(yè)發(fā)達國家大規(guī)格油淬火回火碳素彈簧鋼絲幾乎取代了冷拉碳素彈簧鋼絲。

（6）YB/T5102-93《閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲》

YB/T5102-93與YB/T5103-93的關(guān)系相當于GB/T4358-1995與GB/T4357-89的關(guān)系。前者用于制作動態(tài)彈簧，后者是通用標準，主要用于制作靜態(tài)彈簧。由于動態(tài)油淬火回火彈簧對組織均勻性要求更嚴格，碳素鋼淬透性有限，YB/T5102規(guī)定供貨規(guī)格更?。ㄖ睆健?.0mm）。

閥門用油淬火回火碳素鋼絲使用范圍和質(zhì)量控制要求基本與GB/T4358-1995 G組相當，這里不再贅述。

彈簧鋼絲合金鋼絲

我國合金彈簧鋼絲分三類，合金彈簧鋼絲，油淬火回火硅錳彈簧鋼絲，閥門用油淬火回火鉻硅合金彈簧鋼絲，從發(fā)達國家合金彈簧使用現(xiàn)狀來看，油淬火回火鋼絲所占比例越來越大，日本工業(yè)標準（JIS）規(guī)定，合金彈簧鋼絲全部以油淬火回火狀態(tài)供貨。

（1） GB/T5218-1999《合金彈簧鋼絲》

該標準將原GB5218-85《硅錳彈簧鋼絲》、GB5219-85《鉻釩彈簧鋼絲》和GB5221-85《鉻硅彈簧鋼絲》三個標準合并成一個標準。

標準適用于制作高、中應力彈簧用合金彈簧鋼絲，鋼絲纏簧成形后需經(jīng)淬火回火處理才能使用。

標準列出60Si2MnA、50CrVA和55CrSiA三個鋼號，同時規(guī)定根據(jù)需方要求，可以供應其它牌號鋼絲。

鋼絲一般按冷拉狀態(tài)交貨，成品直徑≤5.0mm檢驗抗拉強度σb≤1035Mpa，直徑>5.0mm鋼絲檢驗HB≤302，相當于輕拉狀態(tài)。生產(chǎn)中大規(guī)格（Ф>8.0）成品冷拉減面率不超過25%，小規(guī)格鋼絲（Ф≤5.0）減面率不超過30%。退火狀態(tài)交貨鋼絲太軟，極易產(chǎn)生死彎，纏簧時往往造成簧形不好，螺距不均。冷拉減面率偏大時鋼絲太硬、纏簧時反彈大，粗簧成形困難。所以直接纏簧的鋼絲以輕拉狀態(tài)供貨最合適。對于鋼絲購回還要進行冷加工（如壓扁、軋成異型截面等）的用戶，應推薦選用退火狀態(tài)交貨鋼絲。

為保證纏簧性能，成品鋼絲進行纏繞試驗，直徑≤5.0mm鋼絲在相當于鋼絲直徑1～2倍的芯棒上纏繞6圈，不得破裂和折斷。

脫碳和表面缺陷嚴重的降低彈簧疲勞壽命，必須嚴格控制。特別是60Si2MnA和55CrSi，含硅量較高，退火時極易脫碳。盤條球化退火和半成品再結(jié)晶退火推薦采用低溫，長時間的退火工藝。如前所述，疲勞壽命要求高的彈簧，必須選用磨光鋼絲，但需要分清是退火磨光還是冷拉磨光。50CrV軟態(tài)鋼絲磨光時磨屑極易粘附到鋼絲表面，形成不規(guī)則小白點，所以盡可能采用冷拉磨光工藝，減少表面"白點"。

在表面質(zhì)量保證條件下，夾雜含量就成為影響疲勞壽命的最重要因素，所以標準規(guī)定，需方有要求時可增加非金屬夾雜物，石墨碳檢驗。

（2）YB/T5104-93《油淬火-回火硅錳合金彈簧鋼絲》

使用油淬火回火合金彈簧鋼絲制簧后,不需要再進行淬回火處理，只要象冷拉碳素彈簧鋼絲一樣進行消除應力處理即可使用，深受歡迎，直徑14.0mm以下合金彈簧越來越多地使用這兩個標準。

YB/T5104-93分3種類別供貨，A類適用于中等載荷的靜態(tài)彈簧，B類適用于中等載荷，中等疲勞壽命的動態(tài)彈簧，C類適用于較高應力狀態(tài)的動態(tài)簧，如汽車懸掛彈簧。

（3）YB/T5105-93《閥門用油淬火-回火鉻硅合金彈簧鋼絲》。

YB/T5105-93適用于承受劇烈動負荷的發(fā)動機的閥門彈簧。 解讀詞條背后的知識 戰(zhàn)無不勝的祖宗 工程師

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