两类弹簧钢丝的组织强韧性及发展趋势
swrh82b弹簧钢丝
【82B】属于高碳钢，82代表的是它的含碳量为% ，B代表等级。
一般制作高碳钢丝，又称为琴钢丝。
硬度范围是41-60B之间。
82B钢丝是经铅浴淬火后冷拉而成，具有非常高的强度极限和弹性极限，是广泛应用的小弹簧材料。
钢丝的质量、性能要求严格，除拉伸试验外，还需作扭转、腐蚀、锐碳等试验。
按用途可分为制造各种重要弹簧、各种高应力机械弹簧及阀门弹簧所用的琴钢丝。
82B钢的各组分的含量如下：C：；Si：；Mn：；P：以下；S：以下；Cu：以下。
SWRH82B线材材质的特点SWRH82B线材经拉拔、绞线制作预应力钢绞线，广泛用于高层建筑、大跨度桥梁、水利设施等重点工程。
为此，要求所用的原料——高碳钢线材应具有稳定的化学成分、纯净的钢质、优良的力学性能。
由于对其质量要求职高，而其生产工艺难度大。
在国内只有少数几个钢厂（宝钢、包钢、武钢等）生产（面且采用模铸的方法生产或连铸大方坯二次开坯生产），目前该产品仍需大量进口。
国家西部大开发、国家高等级公路的迅猛发展、2008年奥运会在北京的召开等等一大批国家重点工程的相继建设，市场对钢绞线的需求量一定会越求越大，目前，一大批钢绞线生产厂出现供不应求的局面，因此SWRH82B钢的市场前景非常广阔。
弹簧钢丝的标准及用途????摘要我国弹簧纲丝标准是参照ISO和JIS制订的，本文以ISO和JIS为依据，分析了弹簧纲丝现行国家标准和行业标准的适用范围，各组别之间隐含的的差别，对弹簧钢丝的生产和使用都有参考价值。
关键词弹簧钢丝、标准、适用范围弹簧是机械行业和日常生活中最常用的零件。
弹簧在弹性范围内使用，卸载后应回复到原来位置，希望塑性变形越小越好，因此钢丝应具有高的弹性极限，屈服强度和抗拉强度。
屈强比越高，弹性极限就越接近抗拉强度，因而越能提高强度利用率，制成的弹簧弹力越强。
弹簧依靠弹性变形吸收冲击能量，所以弹簧钢丝不一定要有很高的塑性，但起码要有能承受弹簧成型的塑性，以及足够的能承受冲击能量的韧性。
弹簧钢丝的标准及用途牌号总结
弹簧钢丝的标准及用途牌号摘要我国弹簧纲丝标准是参照ISO和JIS制订的，本文以ISO和JIS为依据，分析了弹簧纲丝现行国家标准和行业标准的适用范围，各组别之间隐含的的差别，对弹簧钢丝的生产和使用都有参考价值。
关键词弹簧钢丝、标准、适用范围弹簧是机械行业和日常生活中最常用的零件，弹簧主要作用是利用自身形变时所储存的能量来缓和机械或零部件的震动和冲击、控制机械或零部件的运动。
1、弹簧钢丝的使用特性和用途弹簧在弹性范围内使用，卸载后应回复到原来位置，希望塑性变形越小越好，因此钢丝应具有高的弹性极限，屈服强度和抗拉强度。
屈强比越高，弹性极限就越接近抗拉强度，因而越能提高强度利用率，制成的弹簧弹力越强。
弹簧依靠弹性变形吸收冲击能量，所以弹簧钢丝不一定要有很高的塑性，但起码要有能承受弹簧成型的塑性，以及足够的能承受冲击能量的韧性。
弹簧通常在交变应力作用下长期工作，因此要有很高的疲劳极限，以及良好的抗蠕变和抗松弛性能。
在特定环境中使用的弹簧，对钢丝还会有一些特殊要求，例如：在腐蚀介质中使用的弹簧，必须有良好的抗腐蚀性能。
精密仪器中使用的弹簧，应具有长期稳定性和灵敏性，温度系数要低，品质因素要高，后效作用要小，弹性模量要恒定。
在高温条件下工作的弹簧，要求在高温时仍能保持足够的弹性极限和良好的抗蠕变性能等。
此外，还应考虑弹簧钢丝的成形工艺和热处理工艺。
冷拉弹簧钢丝和油淬火回火弹簧钢丝都以供货状态钢丝直接绕制弹簧，弹簧成形后经消除应力处理直接使用。
冷拉弹簧钢丝的抗拉强度要略高于油淬火回火钢丝。
大规格冷拉钢丝弹力太大，绕制弹簧很困难，所以冷拉弹簧钢丝使用规格一般小于8.0mm，油淬火回火钢丝使用规格一般小于13.0mm。
实际上直径13.0mm弹簧多选用轻拉状态弹簧钢丝，冷拉绕制成形后再淬回火使用。
直径15.0mm以上钢丝大多采用加热绕制工艺制簧。
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。
做弹簧的材料
做弹簧的材料
1. 钢材。
钢材是制作弹簧的常见材料，其优点是强度高、韧性好、耐疲劳性强。
常用的
弹簧钢包括65Mn、60Si2MnA等，它们具有较高的弹性模量和抗拉强度，适用于
要求较高弹簧性能的领域。
不过，钢材的缺点是容易生锈，需要进行防腐处理，同时重量较大，不适用于对重量要求较高的场合。
2. 不锈钢。
不锈钢是一种抗腐蚀性能较好的材料，适用于对弹簧表面质量要求较高的场合。
不锈钢的弹性模量和抗拉强度较高，耐疲劳性能优秀，因此在一些特殊环境下的弹簧制作中得到广泛应用。
但不锈钢的成本较高，加工难度大，需要特殊的加工设备和工艺。
3. 合金钢。
合金钢是一种通过合金化处理提高材料性能的钢材，具有较高的弹性模量、抗
拉强度和耐疲劳性。
合金钢的优点是具有较高的强度和硬度，同时保持较好的韧性和塑性，适用于要求弹簧工作在高温、高压等恶劣条件下的场合。
但合金钢的加工难度大，成本也相对较高。
4. 合金弹簧钢。
合金弹簧钢是一种专门用于弹簧制造的钢材，具有较高的弹性模量、抗拉强度
和耐疲劳性。
合金弹簧钢通常添加铬、硅、锰等合金元素，以提高材料的性能。
它具有较好的耐腐蚀性能，适用于要求弹簧工作在恶劣环境下的场合。
同时，合金弹簧钢的加工性能也较好，成本适中，是制作高性能弹簧的理想材料。
综上所述，选择合适的材料对弹簧的性能和使用寿命至关重要。
在实际应用中，需要根据弹簧工作条件、要求的性能和成本等因素综合考虑，选择合适的材料进行制造，以确保弹簧在工作过程中能够发挥最佳的性能和稳定的使用寿命。
弹簧钢丝生产工艺技术
弹簧钢丝生产工艺技术quotquotquotquot第十三篇弹簧钢丝生产工艺技术第一章国内外重要用途弹簧钢丝发展状况弹簧是一种常用的弹性工作元件，也是各种机械设备和仪器仪表上的基础零件。
它在周期性弯曲、扭转交变应力下工作，能产生较大的弹性变形，因而能把机械能或动能转变成变形能，或把变形能转变为动能、机械能。
它适用于缓冲或减震、机械的储能以及控制运动方向(如气门、离合器、制动器、调节器)。
弹簧在各种工业领域及人们日常生活中具有无法取代的作用。
各种机械、电器、仪器、仪表离不开弹簧，一辆轿车上弹簧的种类就有上百种。
家庭中的弹簧更是不计其数，只要用电池就要用弹簧。
从尺寸和重量上看，小弹簧只有米粒大小，而大弹簧的重量有几十公斤;价值上，别针只值几分钱，而航天飞行器上的专用弹簧价值几万元。
制造弹簧的主要原料是弹簧钢丝。
在线材制品生产中，弹簧钢丝无论在产品数量上还是品种上都占有很重要的地位。
数量上占优质钢丝产量的一半以上，品种上按不同的生产工艺、化学成分和用途可分为quot余种。
按生产工艺可分为冷拉、退火、油回火;按化学成分可分为碳素、合金、不锈钢;按用途可分为非机械弹簧、机械弹簧、气门弹簧。
既能制造普通弹簧，也能制造高级重要弹簧。
在使用上能适应低温、中温和高温工作环境，还能用于静载荷或动载荷。
其产量之高、品种之多、用途之广，是其他钢丝品种无可比拟的。
使用中对弹簧的要求是尺寸精度高，抗松弛性能好，疲劳强度高，能够在应力负荷下不产生松弛，并且在规定的疲劳周期内不会出现早期失效。
这就对弹簧钢丝的力学性能，主要是弹性和韧性，提出了相应的要求。
??quot??第一章国内外重要用途弹簧钢丝发展状况第一节弹簧钢丝的力学性能弹簧钢丝的力学性能本质上是由加工工艺决定的，其次是由材料中的碳和锰含量以及材料规格决定的。
弹簧钢丝的应用多半需要卷成螺旋弹簧，延展性是至关重要的。
抗拉强度本身并不重要，但它是弹性极限的可靠度量，是弹簧应用中的一个控制因素。
几种弹簧钢的区别及应用
几种弹簧钢的区别及应用弹簧在工作时常受到变载荷或冲击载荷的作用，为了保证弹簧能够持久可靠地工作，其材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。
弹簧材料及性能可以查阅相关手册，规范和标准（GB/T129.6-92，GB4357-89）。
常用的弹簧钢主要有：1：碳素弹簧钢这种弹簧（例如65、70号钢等）的优点是价格便宜，原材料来源方便，缺点是弹性极限低，多次重复变形后易失去弹性，并且不能再130度的温度下正常工作。
2：低锰弹簧钢这种弹簧钢（如65Mn）与碳素弹簧钢相比，优点是淬透性较好和强度较高；缺点是淬火后容易产生裂纹及热脆性。
但由于价格便宜，所以一般机械上常用于制造尺寸不打的弹簧，例如离合器弹簧等。
3：硅锰弹簧钢这种钢（例如60Si2Mn）中因为加入了硅，所以可以显著提高弹性极限，并提高了回火稳定性，因而可以在更高的温度下回火，从而得到良好的力学性能。
硅锰弹簧钢在工业上得到了广泛的应用，一般用于制造汽车，拖拉机的螺旋弹簧等。
4：铬钒钢这种钢（例如50CrVA）中加入钒的目的是细化组织，提高钢的强度和韧性。
这种材料的奶疲劳和抗冲击性能良好，并能再-40度——210度的温度下可靠的工作，但价格较贵。
多用于要求较高的场合，如用于制造航空发动机调节系统中的弹簧。
此外，某些不锈钢和青铜等材料，具有耐腐蚀的特点，青铜还具有磁性和导电性，故常用于制造化工设备中或工作于腐蚀介质中的弹簧。
其缺点是不容易热处理，力学性能较差，所以在一般机械中很少采用。
选择材料时，应考虑到弹簧的用途、重要程度、使用条件（包括载荷性质、大小及循环特性，工作持续时间，工作温度和周围介质情况等），加工、热处理和经济性等因素。
同时，也要参照现有设备中使用的弹簧，选作出较为合用的材料。
碳素弹簧钢丝材料牌号
碳素弹簧钢丝材料牌号
碳素弹簧钢丝是一种优质的弹簧材料，其牌号包括多种不同种类，
每种牌号有其独特的性能和用途。
下面将分别介绍几种主要的碳素弹
簧钢丝材料牌号。
一、60Si2MnA
1.性能
60Si2MnA属于高强度弹簧钢，适用于制造直径为20mm以下的弹簧和
机械零件。
其机械性能优良，具有较高的屈服强度和硬度，弹性模量
也较高。
2.用途
60Si2MnA主要用于制造弹簧片、弹簧卷、弹簧组等弹簧产品，同时也
可用于制造汽车悬挂弹簧、钢结构、轴承等零件。
二、65Mn
1.性能
65Mn属于中碳弹簧钢，具有良好的全过程热处理性能和可焊性能。
其
机械性能较好，硬度和强度适中，韧性较好，易于加工和冷形变加工。
2.用途
65Mn主要用于制造各种弹簧钢丝，如弹簧片、卷、组等，也可以用于制造拉丝钢丝、弯曲钢丝、机械零件等。
三、55Si2Mn
1.性能
55Si2Mn是一种高硅、高锰弹簧钢，硬度、屈服强度、弹性模量和疲劳极限都较高，热处理性能良好，可焊性能较差。
2.用途
55Si2Mn主要用于制造直径为20mm以下的弹簧和机械零件，用于汽车悬挂弹簧、轮毂弹簧、农机悬挂弹簧等。
四、50CrVA
1.性能
50CrVA是一种含铬、钼、钒的弹簧钢，具有良好的机械性能和疲劳极限，弹性模量大，硬度高，耐磨性好。
2.用途
50CrVA主要用于制造各种高负载、高弹性的弹簧和机械零件，如发动机气门弹簧、阀簧、切断机刃等。
以上为几种主要的碳素弹簧钢丝材料牌号及其性能、用途简介，希望能对各位需要了解弹簧钢丝的读者有所帮助。
两级刚度弹簧工作原理
两级刚度弹簧工作原理弹簧的基本原理弹簧是一种能够储存和释放弹性势能的装置。
它由一个或多个螺旋状或圆环状的金属丝制成。
在受到外力作用时，弹簧会产生变形，然后通过恢复力将变形的能量转换为弹性势能。
弹簧是一种常见的机械元件，广泛应用于工业、交通、家居等领域。
两级刚度弹簧的定义两级刚度弹簧是一种特殊的弹簧，具有不同的刚度系数。
通常，两级刚度弹簧由两个或多个独立的弹簧组成，每个弹簧具有不同的刚度系数。
这种弹簧结构可以提供更高的刚度范围，满足不同的应力和应变要求。
两级刚度弹簧的工作原理两级刚度弹簧的工作原理是通过将两个不同刚度的弹簧组合在一起，以实现多种刚度的调节。
在无外力作用时，两个弹簧处于自由状态，不受力。
当外力作用在两级刚度弹簧上时，每个弹簧将根据其刚度系数分别承受力的作用。
第一级弹簧第一级弹簧是两级刚度弹簧中刚度较小的弹簧。
在受到外力的压缩或拉伸作用时，第一级弹簧首先受力并发生变形。
它的刚度系数较小，较容易变形。
第一级弹簧的变形会导致其储存一部分弹性势能。
第二级弹簧第二级弹簧是两级刚度弹簧中刚度较大的弹簧。
当第一级弹簧受力并发生变形时，第二级弹簧开始受力。
它的刚度系数较大，较难变形。
第二级弹簧的变形会进一步储存剩余的弹性势能。
弹簧组合两级刚度弹簧是通过将第一级弹簧和第二级弹簧组合在一起来达到不同刚度的调节。
它们通常通过螺纹联接或其他连接方式固定在一起。
在外力作用下，第一级弹簧首先受力并发生变形，然后力逐渐传递给第二级弹簧。
两级刚度弹簧的应用两级刚度弹簧由于其能够提供更大范围的刚度调节，因此在许多领域都有广泛的应用。
汽车悬挂系统两级刚度弹簧在汽车悬挂系统中扮演重要角色。
通过调节两级刚度弹簧的刚度系数，可以实现汽车的不同负载和不同路况下的良好悬挂效果。
例如，在小幅颠簸和高速行驶时，较小刚度的第一级弹簧会提供更好的舒适性；而在大幅颠簸和急转弯时，较大刚度的第二级弹簧可以提供更好的稳定性和操控性。
工业机械两级刚度弹簧在工业机械中也有着广泛的应用。
SWRH 82B弹簧钢丝
【82B】属于高碳钢，82代表的是它的含碳量为0.82% ，B代表等级。
一般制作高碳钢丝，又称为琴钢丝。
硬度范围是41-60B之间。
82B钢丝是经铅浴淬火后冷拉而成，具有非常高的强度极限和弹性极限，是广泛应用的小弹簧材料。
钢丝的质量、性能要求严格，除拉伸试验外，还需作扭转、腐蚀、锐碳等试验。
按用途可分为制造各种重要弹簧、各种高应力机械弹簧及阀门弹簧所用的琴钢丝。
82B钢的各组分的含量如下：C：0.80-0.85；Si：0.12-0.32；Mn：0.3-0.6；P：0.025以下；S：0.025以下；Cu：0.2以下。
SWRH82B线材材质的特点SWRH82B线材经拉拔、绞线制作预应力钢绞线，广泛用于高层建筑、大跨度桥梁、水利设施等重点工程。
为此，要求所用的原料——高碳钢线材应具有稳定的化学成分、纯净的钢质、优良的力学性能。
由于对其质量要求职高，而其生产工艺难度大。
在国内只有少数几个钢厂（宝钢、包钢、武钢等）生产（面且采用模铸的方法生产或连铸大方坯二次开坯生产），目前该产品仍需大量进口。
国家西部大开发、国家高等级公路的迅猛发展、2008年奥运会在北京的召开等等一大批国家重点工程的相继建设，市场对钢绞线的需求量一定会越求越大，目前，一大批钢绞线生产厂出现供不应求的局面，因此SWRH82B钢的市场前景非常广阔。
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关键词弹簧钢丝、标准、适用范围弹簧是机械行业和日常生活中最常用的零件。
弹簧在弹性范围内使用，卸载后应回复到原来位置，希望塑性变形越小越好，因此钢丝应具有高的弹性极限，屈服强度和抗拉强度。
屈强比越高，弹性极限就越接近抗拉强度，因而越能提高强度利用率，制成的弹簧弹力越强。
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1 / 10 两类弹簧钢丝的组织、强韧性及发展趋势 苏德达 (天津大学材料学院 300072) 摘 要 对比冷拔弹簧钢丝和油淬火回火弹簧钢丝的金相组织和性能特点。分析高强韧性弹簧钢丝的生产 技术要点。依据钢丝强韧化原理,以弹簧市场需求为导向,从钢的合金化、超纯净化、超细化处理等先进技术方面 论述弹簧钢丝的发展趋势。 关键词 冷拔弹簧钢丝 油淬火回火弹簧钢丝 金相组织 市场需求 Microstructure,Strength-toughness of Two Kinds of Spring Steel
Wires and It′s Development Tendency Su Deda (Tianjin University 300072) Abstract To compare the microstructures and strength-toughness characteristics of two kinds of spring steel wires·The relations and differences between its high strength-toughness and the productive processes are analyzed·Accordingtothe requirements forthe spring market and the productive techniques for super purifying and super grain size of austenite,the development tendency of the good quality spring steel wires are also discussed· Keywords hard drawn spring steel wires; oil-tempered spring steel wires; rnicrostructure; requirement for the spring market 在金属制品生产中,弹簧钢丝不论在产品数量 和质量上都占有很重要的地位。在世界范围内,常 用弹簧钢丝有两类:冷拔碳素弹簧钢丝和各种淬火 回火弹簧钢丝。由于油淬火回火钢丝能简化弹簧生 产工艺、出簧率高、生产的弹簧质量高,因此越来越 受弹簧生产厂家的青睐。但油淬火弹簧钢丝的价格 相对高一些。弹簧制造者如何正确选用和使用弹簧 钢丝,弹簧钢丝的生产者如何提高钢丝质量都有必 要深入了解钢丝的组织状态与强韧性的关系以及生 产技术与其组织和性能之间的密切关系。 1 两类弹簧钢丝的金相组织结构特征及力学性能 1·1 冷拔弹簧钢丝的金相组织结构 冷拔弹簧钢丝的金相组织是纤维状,如图1a所 示。它的形成过程是:钢丝经过韧化处理(即铅淬 火)后,获得极细片状珠光体,它是奥氏体的共析分 解产物,由渗碳体片和铁素体两相组成。铅淬火时 的铅温越低,则珠光体片层越细薄。经深度冷拔后 便可达到所需要的规格尺寸和力学性能。极细珠光 体又名索氏体,这种两相组织中铁素体量占绝对优 势,具有特别优异的冷拔性能。在冷拔过程中塑性 变形主要在铁素体内进行,每个晶粒被拉成条带状 2 / 10
(相片中的白色基底),而渗碳体量少而性脆,极难变 形,在拉拔过程中(或退火过程中)破碎呈点状或小 块状,仍然分布在铁素体条带之间,此处又是两相交 界处,构成微电池,内应力很高,极易腐蚀着色。所 以,从它的OM(光学显微镜)组织看到的,除了白色 条状的铁素体外,还夹杂着一些模糊不清的条状黑 色组织。用高倍率的透射电镜观察这种组织时(即 TEM组织),黑白条带状更为清晰,如图1b所示。该 照片中,白色条带是铁素体,条带间的窄细黑条是渗 碳体及夹杂物汇集处,实际上该处仍以铁素体为基 地。在更高倍率观察时就可看见点状或短条块状渗 碳体,呈不连续分布。黑色条带区域的位错密度很 高(位错密度ρ=1012根/cm),白条内铁素体的位错 密度很低。这表明TEM和OM组织的一致性,前者 观察金属薄膜中较小的视场范围,主要是研究它的 亚结构;后者是观察试样较大范围的金相组织。 此外,从冷拔弹簧钢丝中还可看到夹杂物的种 类、数量、大小、形态及其分布,它反映了钢质纯净度 水平。由于夹杂物对钢丝的力学性能及弹簧的疲劳 寿命有重要影响。所以,提高钢的纯净度是提高钢 丝质量的重要技术指标。 冷拔弹簧钢丝中还可能出现以下非正常组织: 第25卷 第4期金 属 制 品1999年8月 Vol·25 No·4 Steel Wire Products August 1999 图1 冷拔弹簧钢丝(Ⅱa组)的金相组织 a.OM组织(×1 000) b.TEM组织(×45 000) 先共析铁素体,马氏体,钢丝表面脱碳超标。 1·2 油淬火回火弹簧钢丝的金相组织特征 各种油淬火回火钢丝的生产过程都是采用类似 的连续热处理设备进行的。即将冷拔到所需尺寸后 的几根或几十根钢丝通过加热炉达到所需的淬火温 度,获得奥氏体;出炉后立即用热油冷却(淬火油应 循环冷却,保证它良好的冷却能力),使奥氏体转变 为马氏体;紧接着进行连续式铅浴回火或沸腾粒子 回火,回火足够时间后出炉,获得回火马氏体组织。 它的OM组织特征是匀细点状,如图2a所示。TEM 组织见照片图2b,绝大部分是位错型马氏体(有时 也可见到孪晶型马氏体),经过短时间铅浴回火后, 还保留板条马氏体的形貌,其中,位错亚结构中的位 错密度分布不均匀。另一方面,马氏体回火时发生 分解,析出细小点状碳化物(如碳化钒VC),基体变 成了铁素体,它的含碳量往往还高于其平衡条件下 的含碳量。由于回火马氏体组织很弥散,故极易侵 蚀着色。 3 / 10
图2 油淬火回火弹簧钢丝(50CrVA)的金相组织 a.OM组织(×1 000) b.TEM组织(×45 000) 对比图2和图1,可见油淬火回火钢丝的金相 组织(OM和TEM)和冷拔弹簧钢丝的金相组织有显 著差别。前者的OM组织是点状、弥散匀布,后者呈 纤维状;前者的TEM组织主要是板条形貌的回火马 氏体,后者为黑白条带状的亚结构。应该看到,这两 种弹簧钢丝均由铁素体和渗碳体或碳化物两相构 成,其中铁素体中的位错密度很高。当冷拔时的应 变增大时,黑色条带变宽,表示其位错密度增加,则 其强度增加,具有很高的内应力,使成品钢丝呈弯曲 状。而油淬火钢丝中铁素体的位错密度乃随回火温 度的升高而降低,组织匀细分布,几乎没有内应力, 具有良好的弹直性能,因而有优异的冷绕簧性能。 油淬火回火钢丝的金相组织还包括下列内容: (1)回火马氏体组织的评级; (2)钢中夹杂物的评级; (3)奥氏体晶粒度的评级; (4)钢丝表面脱碳应在允许范围内; (5)油淬火钢丝芯部不应出现珠光体类的组织。 以上几项指标是油淬火钢丝质量好坏的重要技 术内容。 1·3 两种弹簧钢丝的力学性能 良好的组织状态是保证弹簧钢丝具有优异力学 ·6·金 属 制 品第25卷性能的基础。图3列出了国产碳素弹簧钢丝和各种 油淬火回火钢丝的抗拉强度(σb)中值线与其丝径 (d)的关系。其中冷拔碳素弹簧钢丝(GB 4357—84) A、B、C三组的σb的中值线在该图中分别用A-A、 B-B、C-C线表示,它们分布在图的左下方。A 组的强度最低,B组居中,C组最高。 应当指出,通过冷拔方法使尺寸较大的钢丝达 到很高的强度水平是困难的;采用低合金(Mn除外) 钢通过冷拔技术达到高强度同样也是困难的。因为 低合金钢的索氏体化时间比碳素钢长得多,铅浴槽 的长度需更长,否则很容易出现马氏体组织,显著降 低其冷拔性能;另一方面,合金铁素体的冷作硬化显 著,它比碳素钢的冷拔性能差得多。 图3中相应地标出了几种油淬火回火钢丝的抗 拉强度中值与丝径的关系曲线,6-6线代表日本最 近开发的阀用高强度油淬火回火钢丝的中值水平, 该钢的化学成分是以60Si2MnA为基础、适当添加 Cr、Ni及V等合金元素,并采用高纯净的冶炼技术、 进一步降低P、S、O、N等有害元素的含量、使钢中夹 杂物含量更少,因而明显提高了钢丝的强韧性水平。 4 / 10
图3 冷拔弹簧钢丝及油淬火回火弹簧钢丝的抗 拉强度中值线与丝径的关系 A-A B-B C-C —冷拔碳素弹簧钢丝 (GB4357—84) A组中值线 B组中值线 C组中值线 , 余为油淬 火回火弹 簧钢丝 1-1阀用碳素钢丝(GB 4359—84)中值线;2-2碳素钢丝 (GB4360—84)B组;3-3阀用铬钒钢丝(GB 2271—84)σb 的中值线;4-4硅锰合金钢丝(GB 4361—84)C组σb的中 值线;5-5硅铬合金钢丝(GB4362—84)σb的中值线;6-6 日本高强度钢丝σb中值线[1] 从图3中比较这两种弹簧钢丝的强度水平:当 丝径小于1·5mm左右时,冷拔钢丝的强度高于油淬 火钢丝。特别是丝径小于1mm时,冷拔钢丝的强度 随丝径的减小而急剧上升,当d≈0·01 mm时,σb可 达5 000MPa,表明冷拔技术可使细钢丝的强度达到 很高水平,而油淬火回火弹簧钢丝相应地只有2 500 MPa以下的水平。当丝径超过2mm时,由于钢丝本 身的质量效应,所有弹簧钢丝的强度皆随丝径的加 大而降低,冷拔弹簧钢丝降得最陡,油淬火钢丝次 之。由图3还可看出,油淬火钢丝的发展趋势,即低 合金油淬火钢丝的强度明显高于碳素钢丝,其主要 原因是由于适当合金化能有效地提高钢的淬透性。 钢丝的强韧性除要求高强度指标外,还要求高 韧性;对于阀门弹簧钢丝还要求良好的疲劳强度和 抗应力松弛性能;此外,为了弹簧生产的顺利进行, 还要求钢丝有优良的冷绕簧性能。实践表明,油淬 火回火钢丝的上述性能不比冷拔弹簧钢丝差,但疲 劳强度和较高工作温度下的抗应力松弛性能均比冷 拔弹簧钢丝要好得多。 如果说冷拔弹簧钢丝标志着19世纪的技术水 平,那么,油淬火回火弹簧钢丝就是20世纪的产品, 两者相辅相成。细规格弹簧钢丝在传统上以冷拔钢 丝使用较多;对于尺寸较粗的阀门弹簧采用油淬火 回火钢丝制造更有明显的优势。 2 弹簧钢丝生产技术的发展趋势