弹簧材料比较概要

1、弹簧材料比较 选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件（载荷性质、大小及循环特性、工作持续时间、工作温度等）以及加工、热处理和经济性等因素。 为了保障弹簧能够可靠地工作，其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限夕卜，还必须具有较高 的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。表 20-2列岀了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛的就是弹簧钢，其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。图20-2给岀了碳素弹簧钢丝的 抗拉强度极限。 弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件，以及加工、热处理

2、和经济性等因素，以便使选择结果 与实际要求相吻合。钢是最常用的弹簧材料。当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。此外，还有用非金属材料制做的弹簧，如橡胶、塑料、软木及空气 等。 碳素弹簧钢（如65、70钢）：价格便宜、来源方便，但弹性极限低； 低锰弹簧钢（如65Mn）:淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹 硅锰弹簧钢（如60Si2MnA ）:弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好； 铬钒钢（如50CrVA）:耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。 表20-2主要弹簧材料及其许用应力 类 别 代号 许用扭应力T 许用弯曲应力o b/MPa 切变模量 G/GPa 弹性模

3、量 E/GPa 推荐硬度 范围 HRC 推荐使用 温度 C 特性及用途 I类弹 簧 n类弹 簧 山类弹 簧 I类弹 簧 n类弹 簧 钢 丝 碳素弹簧钢丝 I , n , n a,山 0.3 ob 0.4 ob 0.5 ob 0.5 db 0.625 ob 81.5 78.5 204 202 - -40 120 强度高，性能好，适于做小弹簧 60Si2Mn 60Si2MnA 471 627 785 785 981 45 50 -40 - 200 弹性好，回火稳定，易脱碳，适于做受大 载荷的弹簧 65Si2MnWA 60Si2CrVA 560 745 931 931 1167 78.5 197 4

4、7 52 -40 - 250 强度好，耐高温，弹性好 30W4Cr2VA 442 588 735 735 920 43 47 -40 - 350 高温强度好，淬透性好。 50CrVA 45 50 -40 210 高疲劳强度，淬透性和回火稳定性好 不 1Cr18Ni9Ti 324 432 540 540 677 71.5 193 - -250 300 耐腐蚀，耐高温，适于做小弹簧 锈 钢 4Cr13 442 588 735 735 920 75.5 215 48 53 -40 - 300 耐腐蚀，耐高温，适于做大弹簧 Co40CrNiTiMo 500 666 834 834 1000 76.5

5、197 = -40 - 500 耐腐蚀，高强度，无磁，高弹性 青 Qsi-3 265 353 442 442 550 40.2 93 HB90 耐腐蚀，防磁好 铜 QSn4-3 39.2 120 -40 - 120 丝 Qbe2 353 442 550 550 735 42.2 129.5 37 40 耐腐蚀，防磁，导电性及弹性好 注：1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：1类 N10 6；n类N=10 3105以及受冲击载荷的场合；皿类 N4mm取下限。 类 别 代号 许用扭应力T T 许用弯曲应力 d b/MPa 切变模 量 G/GPa 弹性 模量 E/GPa 推存硬 推荐使 用温 度匚

6、 特性及用途 I类 弹簧 n类 弹簧 川类 弹簧 I类弹 簧 n类弹簧 度范围 HRC 钢 丝 碳素弹簧钢丝 I, n , n a,川 0.3 d b 0.4 d b 0.5 d b 0.5 d b 0.625 d b 81.5 78.5 204 202 - -40 120 强度高，性能好，适于做小弹簧 60Si2M n 60Si2M nA 471 627 785 785 981 78.5 197 45 50 -40 200 弹性好，回火稳定，易脱碳，适于做 受大载何的弹黄 65Si2M nWA 60Si2CrVA 560 745 931 931 1167 47 52 -40 250 强度好，

7、耐高温，弹性好 30W4Cr2VA 442 588 735 735 920 43 47 -40 350 高温强度好，淬透性好。 50CrVA 45 50 -40 210 高疲劳强度，淬透性和回火稳定性好 不 锈 钢 1Cr18Ni9Ti 324 432 540 540 677 71.5 193 - -250 300 耐腐蚀，耐高温，适于做小弹簧 4Cr13 442 588 735 735 920 75.5 215 48 53 -40 300 耐腐蚀，耐高温，适于做大弹簧 Co40CrNiTiMo 500 666 834 834 1000 76.5 197 = -40 500 耐腐蚀，高强度，无

8、磁，高弹性 青 铜 丝 Qsi-3 265 353 442 442 550 40.2 93 HB90- 120 -40 120 耐腐蚀，防磁好 QSn 4-3 39.2 Qbe2 353 442 550 550 735 42.2 129.5 37 40 耐腐蚀，防磁，导电性及弹性好 表20-2主要弹簧材料 及其许用应力 注： 1. 按受力循环次数N不 同，弹簧分为三类：1 类 N10 6;类 N=10 3105以及受冲 击载荷的场合；川类 N10 3。 2. 碳素弹簧钢丝按机械 性能不同分为I、U、 na、川四组，1组强度 最高，依次为n、n a、 3. 弹簧的工作极限应力T lim : I

9、类W1.67 T ；类 W1.25 T ;川类= 1.12 T。 4. 轧制钢材的机械性能 与钢丝相同。 5. 碳素钢丝的切变模量 和弹性模量对0.5 4mm直径有效，4mm 取下限。 弹簧常用材料 （摘自 GB/T1239.6-92 ） 标准 号 标准名称 号 牌 直径规格(mm) 剪切模量G (MPa ) 推荐硬度 HRC 推荐使用温度c 性能 B级：0.08 13.0 GB 碳素弹簧钢丝 25 80 C级：0.08 13.0 79000 -40 -130 强度高，性能好。B级、C级和D 4357 40Mn 70Mn D级：0.08 6.0 级分别用于低、中和高应力弹簧。 GB 60 80

10、 G1 组：0.08 6.0 强度高，韧性好。用于重要的小弹 琴钢丝 T8MnA T9A G2 组：0.08 6.0 79000 - -40 -130 簧，G2组较G1组强度高，F组主要 4358 60Mn 70Mn F 组：2.0 5.0 用于阀弹簧。 GB 阀门用油淬火回 65Mn 2.0 6.0 79000 -40 -150 强度高，性能好。用于内燃机阀门 4359 火碳素弹簧钢丝 70 弹簧或类似用途弹簧。 GB 油淬火回火碳素 55、60 、60Mn、 A类、B类 79000 -40 -150 强度高，性能好。适用于普通机械 4360 弹簧钢丝 65、65Mn、70、 2.0 12.

11、0 用弹簧。B类比A类强度高。 70Mn、75、80 GB 油淬火回火硅锰 A类、B类、C类 强度高，弹性好。易脱碳，用于叫 60Si2 MnA 79000 - -40 200 高负荷旳弹簧。A类和B类用于一般 4361 弹簧钢丝 2.0 14.0 用途的弹簧，B类和C类用于汽车悬 挂弹簧。 有较强的疲劳强度，用于较高工作 GB 阀门用油淬火回 55CrSi 1.6 8.0 79000 -40 250 温度的高应力内燃机阀门弹簧或其他 4362 火铬硅弹簧钢丝 类似弹簧。 有较强的疲劳强度，用于较高工作 GB 阀门用油淬火回 50CrVA 1.0 10.0 79000 -40 210 温度的高

12、应力内燃机阀门弹簧或其他 2271 火铬钒弹簧钢丝 类似弹簧。 GB 硅锰弹簧钢丝 60Si2 MnA 1.0 12.0 79000 45 50 -40 200 强度高，较好的弹性、易脱碳。用 5218 65Si2 MnWA 于普通机械的较大弹簧。 70SI2 MnA GB 铬钒弹簧钢丝 50CrVA 0.8 12.0 79000 45 50 -40 210 高温时强度性能稳定，用于较高温 5219 度下的弹簧，如内燃机阀门弹簧等。 GB 阀门用铬钒弹簧 50CrVA 0.5 12.0 79000 45 50 -40 210 高温时强度性能稳定，用于较高温 5220 钢丝 度下的弹簧，如内燃机

13、阀门弹簧等。 GB 铬硅弹簧钢丝 55CrSiA 0.8 6.0 79000 45 50 -40 250 高温时强度性能稳定，用于较高温 5221 度下的高应力弹簧。 A组： 1Cr18Ni9、0 耐腐蚀、耐高、低温, YB(T) 弹簧用不锈钢 Cr19Ni10、 全部 71000 -200 用于腐蚀或咼、低温条 11 丝 0Cr17NI12Mo2 0.8 12.0 300 件下工作的小弹簧。 B组： 1Cr18Ni9、 0Cr18Ni1O C组： 0Cr17Ni8AI 有较咼的耐腐蚀和防磁性能。 用于机械和仪表等用弹性元 件。 GB 3121 硅青铜线 QSi3-1 0.1 6.0 4100

14、0 HB90 100 -40 120 GB 3124 锡青铜线 QSn 4-3 QSN6.5-0.1 QSn 6.5-0.4 QSn 7-0.2 0.1 6.0 40000 HB90 100 -250 120 有较高的耐磨损、耐腐蚀和防 磁性能。用于机械和仪表等用 弹性元件。 GB 3134 铍青铜线 QBe2 0.03 6.0 44000 37 40 -200 120 有较高的耐磨损、耐腐蚀、防 磁和导电性能。用于机械和仪 表等用精密弹性元件。 GB 1222 热扎弹簧钢 65Mn 580 78000 45 50 -40 120 弹性好。用于普通机械用弹 簧。 55Si2Mn 55Si2Mn

15、8 60Si2Mn 60Si2MnA 580 78000 45 50 -40 200 较咼的疲劳强度，弹性好，广 泛用于各种机械、交通工具等 用弹簧。 55CrMnA 60CrMnA 580 78000 47 52 -40 250 弹性好，抗高温，用于承受较 重负荷的较大弹簧。 50CrVA 580 78000 45 50 -40 210 高的疲劳强度，抗高温。用于 较咼工作温度下的较大弹簧。 我认为65Mn比较好，不知道你们用弹簧钢做什么产品，请看65Mn,60Si2Mn,50CrVA弹簧钢的区别 65Mn 1综述：该钢为常用弹簧钢。它强度高、淬透性好、脱碳倾向小、价格低、切削加工性好。但有

16、过热敏感性，易产生淬火裂纹，并有回火脆性。用途广泛, 用于制造各种截面较小的扁、圆弹簧、板簧和弹簧片。 2相当于国外牌号：65 r （俄）、1065 （美）、080A67EN43E （英）。 3 成分（WC% ） C:0.62-0.75 Mn0.90-1.20 Si:0.17-0.37 S0.030 P 0.035 Cr 0.25 Ni 0.25 4热处理制度：830 C OC+540 C AC （回火、空冷） 5技术条件规定的性能 60Si2M nA 1综述 它是用途十分广泛的一种合金弹簧钢。该钢淬透性好。淬火回火后具有较高的强度和弹性极限。较高的屈强比（60.2/ 6b ）和抗松弛能力及回

17、火稳定性。 如需用等温淬火其综合性能更好。尤其疲劳寿命显著提高，但该钢脱碳倾向大，冷变形塑性低。切削加工比较重。主要用于250 C以下工作的厚度小于 10mm。直径v 25 mm 的各种板簧、螺旋弹簧、安全阀弹簧、减振弹簧、仪表弹簧等。 2 相当于国外牌号：60C2A（俄）;9260（美）;SUP6（日）;250A58、250A61、En45A （英）。 3 化学成份（Wt %） C 0.56 0.64 ; Mn 0.60 0.90 ; Si 1.50 2.00 ; S0.040 ; P0.040 ; Cr 0.35 ; Ni 0.35。 4热处理：棒材 870 C OC+440 回火。 5技

18、术条件规定性能： 50CrVA 1综述 该钢是高级优质弹簧钢。具有高的比例极限和强度，高的疲劳度和良好的塑性及韧性，良好的回火稳定性，当加热到300 C弹性仍可保持。该钢切削加 工性尚好。但冷作塑性较差。焊接性差。适用于制造重要的承受大应力的各种弹簧，使用温度不超过400 Co 2 相当于国外牌号 50 Xa （俄）；6150 （美）；SUP10 （日）；735A50 En75 （英）50CV （法） 3 化学成份（Wt %） C 0.45 0.54 ; Mn 0.50 0.80 ; Si 0.17 0.37 ; SW0.030 ; PW0.030 ; Cr0.80 1.10 ; Ni 0.3

19、5 ; V 0.10 0.20。 4热处理制度 860 C OC+440500 C OC （回火、油冷） 5技术条件规定的技能 说明：3 b强度极限Mpa 35长度为5d试样。拉起后的延伸率（%） Sp比例极限Mpa Mpa 弹簧钢的区别 发布时间：2010年05月31日 浏览次数：1 310长度为10d试样。拉起后的延伸率（ %） 30.2 2%残余伸长屈服长度 “断面收缩率（） OC油冷 HBS布氏硬度 WC水冷 HRC（RC）洛氏硬度 AC空冷 HBV纸氏硬度 65Mn ,60Si2M n,50CrVA 弹簧材料的发展 其次是根据不同的用途，要求具有耐蚀性、非磁性、 弹簧应用技术的发展，

20、 对材料提出了更高的要求。 主要是在高应力下的提高疲劳寿命和抗松弛性能; 导电性、耐磨性、耐热性等。为此，弹簧材料除开发了新品种外，另外严格控制化学成分，降低非金属夹杂，提高表面质量和尺寸精度等方面也取得了 有益的成效。 1 合金钢的发展 气门弹簧和悬架弹簧已广泛应用Si-Cr钢。为了提高疲劳寿命和抗松弛性能，在Si-Cr钢中添加V、Mo。同时开发了 Si-Cr拉拔钢丝, 其在高温下工作时的抗松弛性能，比琴钢丝好。随着发动机高速小型化，抗颤振性能好、质量轻、弹性模量小的Ti合金得到了较为广泛的应用，其强度 可达 2000Mpa。 2 不锈钢丝的发展 1) 奥氏体组织不锈钢丝强度比铁素体组织的好

21、，其耐蚀性也优于马氏体组织，因面应用范围不断扩大。 2) 低温拔丝或低温氮化拔丝可提高钢丝强度。马氏体受热时组织不稳定，而在低温液体氮中拔丝能形成隐针状马氏体，可获得热态高强度。此种钢丝在 美国和日本已有不少应用，但目前只能处理1mm以下的钢丝。 3) 电子设备中的精密弹簧要求非磁性，此种钢丝在拉拔加工时，不能生成隐针状马氏体。为此要添加N、Mn、Ni等元素。为了满足这方面的需求，美 国开发了 AUS205(0.15C-17Cr-1Ni-15Mn-0.3N)和YUS(0.17C-21Cr-5Ni-10Mn-0.3N)。由于Mn的含量增加，加工中不会生成隐针状马氏体。经固 溶处理，强度可达 20

22、00Mpa ，疲劳性能高，优于 SUS304。 20 X10 - 6 发展。 0.1mm。对0.5mm 深度的缺陷采 部分不锈钢丝和琴钢丝的耐蚀性能 3 提高材料纯度 对高强度材料，严格控制夹杂，提高纯度以保证其性能。如气门弹簧材料的含氧量，目前已达 4 改善表面质量 材料表面质量对疲劳性能影响很大。为了保证表面质量，对有特殊要求的材料采用剥皮工艺将表层 用涡流探伤。对拔丝过程表面产生的凹凸不平，可用电解研磨，使表面粗糙降到Ra=6.53.4 m。 5 电镀钢丝的发展 在特殊情况下，除要求弹簧特性外，还要求耐蚀、导电等附加性能，大多均采用电镀工艺解决。 相当于镀锌的耐蚀性能，若再镀一层ZnAl

23、(5%)的合金，则耐蚀性可提高约3倍。对电阻性能有要求的不锈钢丝或琴钢丝，钢丝直径小于0.4mm 的可镀 铜，大于0.4mm的可采用内部是铜，外部是不锈钢材料。一般琴钢丝镀5 g厚的Ni，可提高其导电性。 2弹簧材料的发展 随着弹簧应用技术的发展，对弹簧材料提出了更多的要求。主要是在高应力下的提高疲劳寿命和抗松弛性能方面；其次是根据不同的用途，要求具 有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等方面。为此，弹簧材料除开发了新品种外，另从严格控制化学成分，降低非金属夹杂，提高表面质量和 尺寸精度等方面取得了有益的成效。 (1 )弹簧钢生产工艺的发展 为了提高弹簧钢的质量，工业发达国家已普通采用炉外

24、精炼技术、连铸工艺、新型轧制和在线自动检测及控制设备等。 为了保证钢的化学成分，降低气体和各种非金属加夹物的含量，采用大容量电炉或转炉熔炼，采用炉外钢包精炼，使氧含量（质量分数）降至 （0.00210.0010）%，生产出超纯净钢，从而大大提高了弹簧的设计和工作应力。 连铸生产工艺在弹簧钢生产中已被广泛采用。连铸可通过电磁搅拌、低温铸造等技术减小钢的偏析，减小二次氧化，改善表面脱碳，使组织和性能 稳定、均匀。 采用分列式全连续轧机，可提高尺寸精度，表面质量，同时也可使钢材沿长度显微组织均匀。在轧制过程中为了保证产品的表面质量采用在线自动 检测和控制。为了适合变截面弹簧扁钢生产而开发了奥氏体轧制

25、成形新工艺，即先将钢加热到奥氏体区再急冷至亚稳奥氏体区进行塑性加工并淬火处理。 这种工艺可使钢在不降低塑性的同时提高强度。此外还有通过轧后在线热处理和表面硬化处理来提高弹簧钢的性能等。 （2）合金钢的发展 合金元素的主要作用是提高力学性能，改善工艺性能及赋予某种特殊性能。气门弹簧和悬架弹簧已广泛应用SiCr钢。Si是抗应 力松弛最好的合金元素，在SiCr钢中添加 V Mo形成SiCrV和SiCrMo钢，可以提高疲劳寿命和抗松弛性能。同时SiCr拉拔钢丝，其在高温下工作时 Ti合金得到了较为广泛的应用, 的抗松弛性能，比琴钢丝和重要用途碳素弹簧钢丝要好。随着发动机高速小型化，抗颤振性能好、质量轻

26、、弹性模量小的 其强度可达2000 MPa 50多种，基本满足了国内生产发展的 0Cr18Ni9 和 00Cr17Ni2Mo2 。为了提 2）含氮不锈钢的发展。在不锈钢中以氮代碳取得了成果。在奥氏体不锈钢中 N和C有许多共同特性。 N稳定奥氏体的作用比 Ni大，与C相当。 （3）低碳奥氏体钢的发展 低碳奥氏体钢38Si MnB是我国自主研发的一种新型的高性能弹簧钢，在此基础上开发的38Si Mn VBE 更具优越性，具有 高强韧性、高淬透性、高应用性和高性能比。在进行超细晶粒控制轧制后，其抗拉强度=（20302140 ）MPa，屈服强度=（9002010 ）MPa，伸长 率=（1215）%，面

27、缩率=（4855）%。为少片变截面板弹簧提供了高性能的材料。 （4）不锈钢的发展 我国是生产不锈钢的大国，随着不锈钢的生产发展，自然也开发了不少品种，目前已达 需要，对当前开发的一些新品种作简要说明。 1）奥氏体不锈钢体系的初步形成。为了消除碳元素造成的不锈钢晶界腐蚀疲劳，开发出低碳奥氏体不锈钢 高其特殊性能可加 Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素。 N与Mn结合能取代比较贵的Ni。 在奥氏体中N也是最有效的固溶强化元素之一。N与Cr的亲和力要比 C与Cr的亲和力小，奥氏体钢很少见到 Cr2N的析出。因此N能在不降低耐 蚀性能的基础上，提高不锈钢强度。 3）超强铁素体不锈钢的发展。铁

28、素体不锈钢具有良好的腐蚀性能和抗氧化性能，其抗应力腐蚀性能优于奥氏体不锈钢。价格比奥氏体不锈钢便宜。 但存在可焊性差、脆性倾向比较大的缺点，生产和使用受到限制。通过降低钢中的碳和氮的含量，添加Ti、Nb、Zr、Ta等稳定化元素，添加 Cu、Al、 V等焊缝金属韧化元素三种途径，可以改善铁素体钢的可焊性和脆性。 4） 超级奥氏体钢的发展。超级奥氏体钢指 Cr、Mo、N含量显着高于常规不锈钢的奥氏体钢。其中比较着名的是含6% Mo的钢（245S Mo ）。 这类钢具有非常好的耐局部腐蚀性能，在海水、充气、存在缝隙、低速冲刷条件下，有良好的抗点蚀性能（PI 40 ）和较好的抗应力腐蚀性能，是Ni基合

29、 金和钛合金的代用材料。 5） 超马氏体不锈钢的发展。传统的马氏体不锈钢 2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足够的延展性，在冷顶锻变形过程中对应力十分敏感， 冷加工成形比较困难。加之钢的可焊性比较差，使用范围受到限制。为克服马氏体钢的上述不足，近来已找到一种有效途径，就是通过降低钢的C、Ti 含量，增加Ni含量，开发一个新系列合金钢一一超马氏体钢。这类钢抗拉强度高，延展性好，焊接性能也得到改善，因此超马氏体钢又称为软马氏体钢 或可焊接马氏体钢。 （5）弹簧钢丝的发展弹簧钢丝经过100多年的发展，工艺技术经历了由铅淬火到油淬火，现又发展到感应加热淬火。再加上工艺技术装备不断创