弹簧材料比较完整版

1、HUA system office room HUA 16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688弹簣材料比轧WAS1 ；S3： 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外， 还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲丄韧性、塑性和良好的热处理艺性等。表 20-2 列出了儿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 乂有碳素弹簧钢、低镭弹簧钢、硅镭弹簧钢和銘帆钢等。图 20-2 给出了碳素弹簧钢丝的 抗拉强度极限。

2、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。当受力较小而乂要求防腐蚀、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 63、70钢）：价格便宜、来源方便，但弹性极限低；低镒弹簧钢（如 65Mn）:淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹硅猛弹簧钢（如 60Si2MnA）:弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好；密帆钢（如 oOCrVA）:耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的

3、场合。表 20-2主要弹簧材料及其许用应力代号许用扭应力.许用弯曲应力切变模量弹性模量推荐硬度推荐使用别Obl/MPaG/GPaE/GPa范围HRC CI 类弹簧I类弹簧m 类弹簧1类弹簧II 类弹簧钢丝碳素弹簧钢丝】，11,Ila, III0. 3o b0. 4 ob0. 5 0b0. 5ob0. 625b81. 5 78.5204202-40120弓60Si2Mn60Si2MnA47162778578598178.519745 50-40200 于65Si2MnWA60Si2CrVA60745931931116747 52-40-250弓30W4Cr2VA44258873573592043

4、 47-40-350is50CrVA45 50-40210不锈lCrl8Ni9Ti32443254054067771.5193-250-300钢4Crl344258873573592075.521548 53-40300Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197二-40500青Qsi-32653534424425040.293HB90 铜丝QSn4-339.2120-40120Qbe235344255055073542.2129.537 40注：1按受力循环次数 N 不同，弹簧分为三类：I 类 N106： II 类 N 二 IO?1(/以及受冲击载荷的场合；【II

5、类 N106； II 类 N 二105以及受冲击载荷的场合 N0Crl9Nil0. 0Crl7NI12Mo2 B组：lCrl8Ni9、 OCrlSNilO C组：0Crl7Ni8Al全部 0.812.071000-200 300耐腐蚀、耐高、低温，用于腐蚀或高、 下工作的小弹簧。QSi3-l0. 16 041000HB90 100一 40120有较高的耐腐蚀和防磁性能。用于机械 用弹性元件。QSn4-3QSX6. 5-0. lQSn6.5-0. 4QSn7-0. 20. 1 6. 040000HB90 100- 250 120有较高的耐磨损、耐腐蚀和防磁性能。 和仪表等用弹性元件。QBe20.

6、 036.04400037 40-200 120有较高的耐磨损、耐腐蚀、防磁和导电 于机械和仪表等用精密弹性元件。65Mn5807800045 50- 40120弹性好。用于普通机械用弹簧。55Si2Mn55Si2Mn860Si2Mn60Si2MnA5807800045 50一 40200较高的疲劳强度，弹性好，广泛用于各 交通工具等用弹簧。55CrMnA60CrMnA5807800047 52- 40250弹性好，抗高温，用于承受较重负荷的 簧。50CrVA5807800045 50- 40高的疲劳强度，抗高温。用于较高工作210较大弹簧。我认为 63Mn比较好，不知道你们用弹簧钢做什么产品

7、，请看 65Mn, 60Si2Mn, oOCrVA 弹簧钢 的区别65Mn1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 T （俄）、1065 （美）、080A67EX43E （英）。3 成分（WC%） C:0. 62-0. 75 MnO. 90-1. 20 Si:0. 17-0. 37 SWO. 030 PWO. 035 CrWO. 25 NiWO. 254热处理制度：830C 0C+540C AC （回火、空冷）5技术条件规定的

8、性能60Si2MnA1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。尤其疲劳寿命显着提高，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 250C 以下工作的厚度小于 lOmmo 直径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 0.560. 64； Mn 0. 600. 90； Si 1

9、. 502. 00； SO. 040； PW0. 040； CrWO. 35； NiWO. 35。4热处理：棒材 870C 0C+440回火。5技术条件规定性能：50CrVA1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，& 好的回火稳定性，当加热到 300C 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 400C。2 相当于国外牌号 50Xd）a （俄）；6150 （美）；SUP10 （日）；735A50 En75 （英）50CV （法）3 化学成份（Wt%） C 0.45 0.5

10、4； Mn 0. 50 0. 80： Si 0. 17 0. 37； SW0.030： PW0. 030； CrWO. 801. 10； NiWO. 35； V 0. 100. 20。4热处理制度 860C 0C+440500C 0C （回火、油冷）5技术条件规定的技能说明：强度极限 Mpa55长度为 3d试样。拉起后的延伸率(%)Sp 比例极限 Mpa5 10长度为 10d试样。拉起后的延伸率(%)8 0.2 2%残余伸长屈服长度 Mpa巾断面收缩率(%)0C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, 60Si2Mn, 50CrVA 弹簧钢的区

11、别弹簧材料的发展弹簧应用技术的发展，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；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。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、Moo 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

12、，其强度可达 2000Mpao2.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，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 H 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-lNi-15Mn-0. 3N)和 YUS (0.17C-2

13、1Cr-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 2000Mpa,疲劳性能高，优于 SUS304o3.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，忖前已达 20X10- 6 发展。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 0.lmmo 对 0.5mm 深度的缺陷采用涡流探伤。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 um=5.电镀钢丝的发展在特殊惜况下，除要求弹簧特性外，还要求耐蚀、

14、导电等附加性能，大多均采用电镀工艺解决。部分不锈钢丝和琴钢丝的耐蚀性能相当于镀锌的耐蚀性能， 若再镀一层 ZnAl （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

15、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（0.002广 0.0010）%,生产岀超 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

16、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，

17、其在高温下工作时的抗松弛性能，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、弹性模量小的 Ti 合金得到了 较为广泛的应用，其强度可达 2000 MPa。(3) 低碳奥氏体钢的发展 低碳奥氏体钢 38SiMnB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 38SiMnVBE 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

18、 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，口前已达50多种，基本满足了国内生产发展的需要，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0Crl8Ni9 和 00Crl7Ni2Mo2。为了提高其特殊性能可加 Cu、Ti、 Nb、Mn、Cr、Si 和 N 等元素。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。稳定奥氏体的作用比门大，与 C 相当。N 与 Mn 结合能取代比较贵的 Nio在奥氏体中 N 也是最有效的固溶强化元素之一。

19、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

20、含 6% M。的钢（245S M。）。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 2Crl3、3Crl3、4Crl3 和 !Crl7Xi2 缺乏足够的延展性，在冷顶锻变形过程中对应力十分敬感，冷加工成形比较困难。加之钢的可焊性比较差，使用范用受到限制。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超马氏体钢。这类钢抗拉强度高，延展性好，焊接性能也得

21、到改善，因此超马氏体钢 乂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，工艺技术经历了山铅淬火到 油淬火，现乂发展到感应加热淬火。再加上工艺技术装备不断创新和完善，品种质量不断 更新。近来开发的阀门用弹簧钢丝感应加热淬火和回火处理工艺，试验证明，由于感应加 热时间短，淬火组织细小，钢丝表面儿乎没有脱碳层，所以其塑性、韧性、抗松弛性、断 裂韧性、延迟断裂抗力、疲劳寿命等都比油淬火回火钢丝有较大提高。另一种研究取得成效的超细晶粒形变热处理钢丝已能实地应用，超细晶粒形变热处理 是组织超细化与形变热处理相结合的一种复合强韧化工艺。它既可提高钢丝的力学性能， 同时乂能改善钢丝的表面质量。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，将表层去掉 0.1m