日本高淬透性彈簧鋼SUP3 抗回火穩定/抗松弛穩定性能高彈簧鋼

彈簧是機械行業和日常生活中最常用的零件。彈簧在彈性范圍內使用，卸載后應回復到原來位置，希望塑性變形越小越好，因此鋼絲應具有高的彈性極限，屈服強度和抗拉強度。屈強比越高，彈性極限就越接近抗拉強度，因而越能提高強度利用率，制成的彈簧彈力越強。

彈簧依靠彈性變形吸收沖擊能量，所以彈簧鋼絲不一定要有很高的塑性，但起碼要有能承受彈簧成型的塑性，以及足夠的能承受沖擊能量的韌性。

彈簧通常在交變應力作用下長期工作，因此要有很高的疲勞極限，以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。

在特定環境中使用的彈簧，對鋼絲還會有一些特殊要求，例如：在腐蝕介質中使用的彈簧，必須有良好的抗腐蝕性能。精密儀器中使用的彈簧，應具有長期穩定性和靈敏性，溫度系數要低，品質因素要高，后效作用要小，彈性模量要恒定。在高溫條件下工作的彈簧，要求在高溫時仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性能等。

此外，還應考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態鋼絲直接繞制彈簧，彈簧成形后經消除應力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強度要略高于油淬火回火鋼絲。大規格冷拉鋼絲彈力太大，繞制彈簧很困難，所以冷拉彈簧鋼絲使用規格一般小于8.0mm，油淬火回火鋼絲使用規格一般小于13.0mm。實際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態彈簧鋼絲，冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。

彈簧根據運行狀態可分為靜態簧和動態簧。靜態彈簧指服役期振動次數有限的彈簧，如安全閥彈簧，彈簧墊，秤盤彈簧，定載荷彈簧，機械彈簧，手表游絲等。動態彈簧指服役期振動次數達1×106次以上的彈簧，如發動機閥門彈簧，車輛懸掛簧，防震彈簧，聯軸器彈簧，電梯緩沖彈簧等。靜態彈簧選材時主要考慮抗拉強度和穩定性，動態彈簧選材時主要考慮疲勞，松弛及共振性能。

彈簧根據負荷狀況可分為輕載荷、一般載荷和重載荷三種狀態。輕載荷指承受靜態應力，應力較低，變形量較小的彈簧，如安全裝置用彈簧，吸收振動用彈簧等。設計使用壽命103～104次。

一般載荷指設計壽命105～106次，在振動頻率300次/min條件下使用的普通彈簧。在許用應力范圍內，壽命保證1×106次，載荷應力越低，壽命越長。

重載荷指長時間工作、振動頻繁的彈簧。如閥門彈簧，空氣錘、壓力機、液壓控制器彈簧，其載荷較高，常常在低于許用應力10%左右使用，使用壽命大于1×106次，通常為107次。

彈簧選材的原則是：首先滿足功能要求，其次是強度要求，最后才考慮經濟性。

碳素彈簧鋼是彈簧鋼中用途廣泛，用量最大的鋼類。鋼中含0.60%～0.90%的碳和0.3%～1.20%的錳，不再添加其它合金元素，使用成本相對較低。碳素彈簧鋼絲經適當的加工或熱處理，可以獲得很高的抗拉強度，足夠的韌性和良好的疲勞壽命。但碳素鋼絲的淬透性低，抗松弛性能和耐蝕性能差，彈性模量的溫度系數較大(高達300×10-6/℃)，適用于制造截面較小，工作溫度較低(120℃>)的彈簧。

合金彈簧鋼一般含0.45%～0.70%的碳和一定量的Si，Mn，Cr，V，W及B等合金元素。合金元素的加入改善彈簧鋼的抗松弛性能，提高鋼的韌性，同時顯著提高鋼的淬透性和使用溫度，適用于制造較大截面，較高溫度下使用的彈簧。

用以製造彈簧或類似彈簧性能零件的鋼類。具有高的彈性極限﹑疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)以及一定的衝擊韌性和塑性﹐主要在衝擊﹑震動等動載荷或長期週期變應力的條件下使用。所以在各種狀態下工作的彈簧都要有良好的表面質量和較高的抗疲勞性能。在工藝性能上﹐需經淬火﹑回火的彈簧鋼﹐應具有一定的淬透性﹐不易脫碳﹐過熱敏感性低和塑性較高﹐在熱狀態下易於成形。製造小尺寸彈簧用的鋼絲要有均勻的硬度和一定的塑性。

    類別 彈簧鋼按生產方法﹐可分為熱軋彈簧鋼和冷拉(軋)彈簧鋼。熱軋彈簧鋼包括製造螺旋彈簧﹑扭力桿用的圓鋼或梯形鋼和製造板簧的扁鋼﹔冷拉(軋)彈簧鋼包括製造小規格螺旋彈簧的冷拉鋼絲和製造發條以及各種彈簧片的冷軋鋼帶。合金彈簧鋼中通常含錳﹑硅﹑鉻﹑鉬﹑鎢﹑釩和微量的硼﹐這些合金元素都可提高鋼的淬透性﹐錳和硅固溶入鐵素體中﹐可提高屈服強度。鉻﹑鎢﹑釩可以提高鋼的彈性極限﹑屈強比和耐熱性。按所含合金元素﹐常用的彈簧鋼可分為：

  碳素彈簧鋼價格低廉﹐用途廣泛。如表面狀態和熱處理組織相同﹐疲勞極限并不低於合金彈簧鋼。缺點是淬透性和屈服強度較低﹔截面較大的彈簧﹐油淬時不能淬透﹐水淬時容易開裂。如增加含碳量﹐雖能提高強度和彈性極限﹐卻會降低衝擊韌性和塑性﹐尤其是降低低溫韌性。中國的碳素彈簧鋼有65﹑70﹑75﹑85四個鋼號。

    單純含錳彈簧鋼 如65Mn﹐錳含量為0.90～1.20％。增加錳含量可提高鋼的淬透性和強度﹐減小脫碳傾向﹔缺點是有過熱敏感性和回火脆性﹐且易產生淬火裂紋﹐所以只適於製造各種小尺寸扁彈簧﹑圓彈簧。

    硅錳彈簧鋼是主要的熱軋合金彈簧鋼種﹐中國有55Si2Mn﹑60Si2Mn﹑60Si2MnA﹑70Si3MnA四個鋼號。硅含量為1.50～2.80％﹐錳含量為0.60～0.90％。鋼中加硅可顯著提高彈性極限和屈強比﹐提高回火穩定性﹔但易形成硅酸鹽等夾雜物﹐增加脫碳敏感性。鋼中碳和硅的含量均較高時﹐碳易於石墨化。這類鋼廣泛用於製作汽車﹑拖拉機﹑機車上的減震板簧和螺旋彈簧﹐以及要求承受較高應力的彈簧。

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