彈簧材料比較概要

1、彈簧材料比較選擇彈簧材料時，應考慮其用途、使用條件（載荷性質、大小及循環(huán)特性、工作持續(xù)時間、工作溫度等）以及加工、熱處理和經濟性等因素。為了保障彈簧能夠可靠地工作，其材料除應滿足具有較高的強度極限和屈服極限外，還必須具有較高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性、塑性和良好的熱處理工藝性等。表20-2列出了幾種主要彈簧材料及其使用性能。實踐中應用最廣泛的就是彈簧鋼，其品種又有碳素彈簧鋼、低鎰彈簧鋼、硅鎰彈簧鋼和銘釵鋼等。圖20-2給出了碳素彈簧鋼絲的抗拉強度極限。彈簧材料選擇必須充分考慮到彈簧的用途、重要程度與所受的載荷性質、大小、循環(huán)特性、工作溫度、周圍介質等使用條件，以及加工、熱處理和經濟性等因素

2、，以便使選擇結果與實際要求相吻合。鋼是最常用的彈簧材料。當受力較小而又要求防腐蝕、防磁等特性時，可以采用有色金屬。此外，還有用非金屬材料制做的彈簧，如橡膠、塑料、軟木及空氣等。碳素彈簧鋼（如65、70鋼）：價格便宜、來源方便，但彈性極限低；低鎰彈簧鋼（如65Mn）:淬透性好、強度較高，淬火后易產生裂紋硅鎰彈簧鋼（如60Si2MnA）:彈性極限高，回火穩(wěn)定性好，力學性能良好；銘銳鋼（如50CrVA）:耐疲勞和抗沖擊性能好，價格貴，用于要求高的場合。表20-2主要彈簧材料及其許用應力類別代號許用扭應力0許用彎曲應力bb/MPa切變模量G/GPa彈性模量E/GPa推薦硬度范圍HRC推薦使用溫度C特性

3、及用途i類彈簧口類彈簧in類彈簧I類彈簧口類彈簧鋼絲碳素彈簧鋼絲I,n,na,m0.3曲0.4g0.5曲0.5db0.625曲81.578.5204202-40120強度高，性能好，適于做小彈簧60Si2Mn60Si2MnA47162778578598178.51974550-40200彈性好，回火穩(wěn)定，易脫碳，適于做受大載荷的彈簧65Si2MnWA60Si2CrVA56074593193111674752-40250強度好，耐高溫，彈性好30W4Cr2VA4425887357359204347-40350高溫強度好，淬透性好。50CrVA4550-40210高疲勞強度，淬透性和回火穩(wěn)定性好不

4、銹鋼1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193-250300耐腐蝕，耐高溫，適于做小彈簧4Cr1344258873573592075.52154853-40300耐腐蝕，耐高溫，適于做大彈簧Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40500耐腐蝕，高強度，無磁，高彈性青銅絲Qsi-326535344244255040.293HB90120-40120耐腐蝕，防磁好QSn4-339.2Qbe235344255055073542.2129.53740耐腐蝕，防磁，導電性及彈性好注：1.按受力循環(huán)次數N不同，彈簧分為三類：I類N>106;

5、n類N=103105以及受沖擊載荷的場合；皿類N<1032.碳素彈簧鋼絲按機械性能不同分為I、n、na、皿四組，I組強度最高，依次為n、na、皿組3.彈簧的工作極限應力dim：I類V1.67p;n類=1.25士皿類V1.12小4.軋制鋼材的機械性能與鋼絲相同。5.碳素鋼絲的切變模量和彈性模量對0.54mm直徑有效，>4mm取下限許用扭應力Tt許用彎曲應力bJ/MPa切變模彈性推薦硬推存使類量G/GPa模量E/GPa用溫度。C特性及用途利代號I類n類出類彈簧彈簧彈簧：類彈n類彈簧度范圍HRC談素彈簧鋼絲I,n,na,m).3C0.40.5(Tb0.5(Tb0.625bb81.578.

6、5204202-40120強度高，性能好，適于做小彈簧鋼60Si2Mn60Si2MnA4716277857859814550-40200彈性好，回火穩(wěn)定，易脫碳，適于做受大載荷的彈簧級65Si2MnWA60Si2CrVA560745931931116778.51974752-40250強度好，耐高溫，彈性好30W4Cr2VA4347-40350高溫強度好，淬透性好。50CrVA4425887357359204550-40210局疲勞強度，淬透性和回火穩(wěn)定性好1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193-250300耐腐蝕，耐高溫，適于做小彈簧不誘4C/p>

7、73592075.52154853-40300耐腐蝕，耐高溫，適于做大彈簧鋼Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40500耐腐蝕，高強度，無磁，高彈性膏Qsi-326535344244255040.293HB9卜-40120耐腐蝕，防磁好銅QSn4-339.2120Qbe235344255055073542.2129.53740耐腐蝕，防磁，導電性及彈性好表20-2主要彈簧材料及其許用應力注：1 .按受力循環(huán)次數N不同，彈簧分為三類：I類N>106；U類N=103105以及受沖擊載荷的場合；田類N<103。2 .碳素彈簧鋼絲按機械性能不同分為I

8、、H、Ha、出四組，I組強度最高，依次為H、Ha、田組。3 .彈簧的工作極限應力rlim:I類01.671；II類01.25小田類01.12小4 .軋制鋼材的機械性能與鋼絲相同。5 .碳素鋼絲的切變模量和彈性模量對0.54mm直徑有效，4mm取下限。彈簧常用材料（摘自GB/T1239.6-92）1示準標準名稱牌號直徑規(guī)格(mm)剪切模量G(MPa)推薦硬度HRC推薦使用溫度C性能GB4357談素彈簧鋼絲258040Mn70MnB級：0.0813.0C級：0.0813.0D級：0.086.079000-40130強度高，性能好。B級、C級和D級分別用于低、中和高應力彈簧。GB4358攀鋼絲608

9、0T8MnAT9A60Mn70MnG1組：0.086.0G2組：0.086.0F組：2.05.079000-40130強度局，韌性好。用于重要的小彈簧，G2組較G1組強度高，F組主要用于閥彈簧。GB4359閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲65Mn702.06.079000-40150強度高，性能好。用于內燃機閥門彈簧或類似用途彈簧。GB4360，由淬火回火碳素彈簧鋼絲55、60、60Mn、65、65Mn、70、A類、B類2.012.079000-40150強度高，性能好。適用于普通機械用彈簧。B類比A類強度高。70Mn、75、80GB4361，由淬火回火硅鎰彈簧鋼絲60Si2MnAA類、B類、C類

10、2.014.079000-40200強度高，彈性好。易脫碳，用于叫高負荷的彈簧。A類和B類用H般用途的彈簧，B類和C類用于汽車懸掛彈簧。GB4362閥門用油淬火回火貉硅彈簧鋼絲55CrSi1.68.079000-40250有較強的疲勞強度，用于較高工作溫度的高應力內燃機閥門彈簧或其他類似彈簧。GB2271閥門用油淬火回火貉鈕彈簧鋼絲50CrVA1.010.079000-40210有較強的疲勞強度，用于較高工作溫度的高應力內燃機閥門彈簧或其他類似彈簧。GB5218珪鎰彈簧鋼絲60Si2MnA65Si2MnWA1.012.0790004550-40200強度高，較好的彈性、易脫碳。用于普通機械的較

11、大彈簧。70SI2MnAGB5219珞鈕彈簧鋼絲50CrVA0.812.0790004550-40210高溫時強度性能穩(wěn)定，用于較高溫度下的彈簧，如內燃機閥門彈簧等。GB5220閥門用貉鈕彈簧闕絲50CrVA0.512.0790004550-40210高溫時強度性能穩(wěn)定，用于較高溫度下的彈簧，如內燃機閥門彈簧等。GB5221珞硅彈簧鋼絲55CrSiA0.86.0790004550-40250高溫時強度性能穩(wěn)定，用于較高溫度下的高應力彈簧。YB(T)11彈簧用/、銹鋼絲A組：1Cr18Ni9、0Cr19Ni10、0Cr17N112Mo2B組：1Cr18Ni9、全部0.812.071000-200

12、300耐腐蝕、耐高、低溫，用于腐蝕或高、低溫條件下工作的小彈簧。OCr18Ni10C組：0Cr17Ni8AlGB3121建青銅線QSi3-10.16.041000HB90100-40120后較圖的耐腐蝕和防磁性能。用于機械和儀表等用彈性元件。GB3124錫青銅線QSn4-3QSN6.5-0.1QSn6.5-0.4QSn7-0.20.16.040000HB90100-250120有較高的耐磨損、耐腐蝕和防磁性能。用于機械和儀表等用彈性元件。GB3134股青銅線QBe20.036.0440003740-200120后較圖的耐磨損、耐腐蝕、防磁和導電性能。用于機械和儀表等用精密彈性元件。我認為65M

13、n比較好，不知道你們用彈簧鋼做什么產品，請看65Mn,60Si2Mn,50CrVA彈簧鋼的區(qū)別65MnGB1222熱扎彈簧鋼65Mn580780004550-40120彈性好。用于普通機械用彈簧。55Si2Mn55Si2Mn860Si2Mn60Si2MnA580780004550-40200較高的疲勞強度，彈性好，廣泛用于各種機械、交通工具等用彈簧。55CrMnA60CrMnA580780004752-40250彈性好，抗高溫，用于承受較重負荷的較大彈簧。50CrVA580780004550-40210高的疲勞強度，抗高溫。用于較局工作溫度卜的較大彈簧。1綜述：該鋼為常用彈簧鋼。它強度高、淬透

14、性好、脫碳傾向小、價格低、切削加工性好。但有過熱敏感性，易產生淬火裂紋，并有回火脆性。用途廣泛，用于制造各種截面較小的扁、圓彈簧、板簧和彈簧片。2相當于國外牌號：65r（俄）、1065（美）、080A67EN43E（英）。3成分（WC%）C:0.62-0.75Mn0.90-1.20Si:0.17-0.37S<0,030P<0.035Cr<0,25Ni<0.254熱處理制度：830COC+540CAC（回火、空冷）5技術條件規(guī)定的性能60Si2MnA1綜述它是用途十分廣泛的一種合金彈簧鋼。該鋼淬透性好。淬火回火后具有較高的強度和彈性極限。較高的屈強比（60,2/6b）和抗

15、松弛能力及回火穩(wěn)定性。如需用等溫淬火其綜合性能更好。尤其疲勞壽命顯著提高，但該鋼脫碳傾向大，冷變形塑性低。切削加工比較重。主要用于250c以下工作的厚度小于10mm。直徑v25mm的各種板簧、螺旋彈簧、安全閥彈簧、減振彈簧、儀表彈簧等。2相當于國外牌號：60C2A（俄）；9260（美）；SUP6（日）；250A58、250A61、En45A（英）。3化學成份（Wt%）C0.560.64;Mn0.600.90;Si1.502.00;S<0,040;P<0,040;Cr<0.35;Ni<0.35。4熱處理：棒材870COC+440回火。5技術條件規(guī)定性能：50CrVA1綜述

16、該鋼是高級優(yōu)質彈簧鋼。具有高的比例極限和強度，高的疲勞度和良好的塑性及韌性，良好的回火穩(wěn)定性，當加熱到300C彈性仍可保持。該鋼切削加工性尚好。但冷作塑性較差。焊接性差。適用于制造重要的承受大應力的各種彈簧，使用溫度不超過400C。2相當于國外牌號50Xa（俄）；6150（美）；SUP10（日）；735A50En75（英）50CV（法）3化學成份（Wt%）C0.450.54;Mn0.500.80;Si0.170.37;SW0.030;PW0.030;CrW0.801.10;Ni<0.35;V0.100.20。4熱處理制度860COC+440500COC（回火、油冷）5技術條件規(guī)定的技能說

17、明：8b強度極限Mpa85長度為5d試樣。拉起后的延伸率（%）Sp比例極限Mpa810長度為10d試樣。拉起后的延伸率（%）80.22%殘余伸長屈服長度Mpa少斷面收縮率（）OC油冷HBS布氏硬度WC水冷HRC（RC）洛氏硬度AC空冷HBV紙氏硬度65Mn,60Si2Mn,50CrVA彈簧鋼的區(qū)別彈簧材料的發(fā)展發(fā)布時間：2010年05月31日瀏覽次數：1彈簧應用技術的發(fā)展，對材料提出了更高的要求。主要是在高應力下的提高疲勞壽命和抗松弛性能；其次是根據不同的用途，要求具有耐蝕性、非磁性、導電性、耐磨性、耐熱性等。為此，彈簧材料除開發(fā)了新品種外，另外嚴格控制化學成分，降低非金屬夾雜，提高表面質量和

18、尺寸精度等方面也取得了有益的成效。1 .合金鋼的發(fā)展氣門彈簧和懸架彈簧已廣泛應用Si-Cr鋼。為了提高疲勞壽命和抗松弛性能，在Si-Cr鋼中添加V、Mo。同時開發(fā)了Si-Cr拉拔鋼絲，其在高溫下工作時的抗松弛性能，比琴鋼絲好。隨著發(fā)動機高速小型化，抗顫振性能好、質量輕、彈性模量小的Ti合金得到了較為廣泛的應用，其強度可達2000Mpa。2 .不銹鋼絲的發(fā)展1)奧氏體組織不銹鋼絲強度比鐵素體組織的好，其耐蝕性也優(yōu)于馬氏體組織，因面應用范圍不斷擴大。2)低溫拔絲或低溫氮化拔絲可提高鋼絲強度。馬氏體受熱時組織不穩(wěn)定，而在低溫液體氮中拔絲能形成隱針狀馬氏體，可獲得熱態(tài)高強度。此種鋼絲在美國和日本已有不

19、少應用，但目前只能處理1mm以下的鋼絲。3)電子設備中的精密彈簧要求非磁性，此種鋼絲在拉拔加工時，不能生成隱針狀馬氏體。為此要添加N、Mn、Ni等元素。為了滿足這方面的需求，美國開發(fā)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，加工中不會生成隱針狀馬氏體。經固溶處理，強度可達2000Mpa,疲勞性能高，優(yōu)于SUS304。3 .提高材料純度對高強度材料，嚴格控制夾雜，提高純度以保證其性能。如氣門彈簧材料的含氧量，目前已達20X10一6發(fā)展。4 .改善表面質量材料表面質量對疲勞性能影響很大。為了保

20、證表面質量，對有特殊要求的材料采用剝皮工藝將表層0.1mm。對0.5mm深度的缺陷采用渦流探傷。對拔絲過程表面產生的凹凸不平，可用電解研磨，使表面粗糙降到Ra=6.53.4m。5 .電鍍鋼絲的發(fā)展在特殊情況下，除要求彈簧特性外，還要求耐蝕、導電等附加性能，大多均采用電鍍工藝解決。部分不銹鋼絲和琴鋼絲的耐蝕性能相當于鍍鋅的耐蝕性能，若再鍍一層ZnAl(5%)的合金，則耐蝕性可提高約3倍。對電阻性能有要求的不銹鋼絲或琴鋼絲，鋼絲直徑小于0.4mm的可鍍銅，大于0.4mm的可采用內部是銅，外部是不銹鋼材料。一般琴鋼絲鍍5g厚的Ni,可提高其導電性。2彈簧材料的發(fā)展隨著彈簧應用技術的發(fā)展，對彈簧材料提

21、出了更多的要求。主要是在高應力下的提高疲勞壽命和抗松弛性能方面；其次是根據不同的用途，要求具有耐蝕性、非磁性、導電性、耐磨性、耐熱性等方面。為此，彈簧材料除開發(fā)了新品種外，另從嚴格控制化學成分，降低非金屬夾雜，提高表面質量和尺寸精度等方面取得了有益的成效。(1)彈簧鋼生產工藝的發(fā)展為了提高彈簧鋼的質量，工業(yè)發(fā)達國家已普通采用爐外精煉技術、連鑄工藝、新型軋制和在線自動檢測及控制設備等。為了保證鋼的化學成分，降低氣體和各種非金屬加夾物的含量，采用大容量電爐或轉爐熔煉，采用爐外鋼包精煉，使氧含量(質量分數)降至(0.0021-0.0010)%,生產出超純凈鋼，從而大大提高了彈簧的設計和工作應力。連鑄

22、生產工藝在彈簧鋼生產中已被廣泛采用。連鑄可通過電磁攪拌、低溫鑄造等技術減小鋼的偏析，減小二次氧化，改善表面脫碳，使組織和性能穩(wěn)定、均勻。采用分列式全連續(xù)軋機，可提高尺寸精度，表面質量，同時也可使鋼材沿長度顯微組織均勻。在軋制過程中為了保證產品的表面質量采用在線自動檢測和控制。為了適合變截面彈簧扁鋼生產而開發(fā)了奧氏體軋制成形新工藝，即先將鋼加熱到奧氏體區(qū)再急冷至亞穩(wěn)奧氏體區(qū)進行塑性加工并淬火處理。這種工藝可使鋼在不降低塑性的同時提高強度。此外還有通過軋后在線熱處理和表面硬化處理來提高彈簧鋼的性能等。(2)合金鋼的發(fā)展合金元素的主要作用是提高力學性能，改善工藝性能及賦予某種特殊性能。氣門彈簧和懸架

23、彈簧已廣泛應用SiCr鋼。Si是抗應力松弛最好的合金元素，在SiCr鋼中添加V、Mo形成SiCrV和SiCrMo鋼，可以提高疲勞壽命和抗松弛性能。同時SiCr拉拔鋼絲，其在高溫下工作時的抗松弛性能，比琴鋼絲和重要用途碳素彈簧鋼絲要好。隨著發(fā)動機高速小型化，抗顫振性能好、質量輕、彈性模量小的Ti合金得到了較為廣泛的應用，其強度可達2000MPa。38SiMnVBE更具優(yōu)越性，具有(3)低碳奧氏體鋼的發(fā)展低碳奧氏體鋼38SiMnB是我國自主研發(fā)的一種新型的高性能彈簧鋼，在此基礎上開發(fā)的高強韌性、高淬透性、高應用性和高性能比。在進行超細晶?？刂栖堉坪螅淇估瓘姸?20302140)MPa,屈服強度=

24、(900-2010)MPa,伸長率=(12-15)%,面縮率=(4855)%。為少片變截面板彈簧提供了高性能的材料。(4)不銹鋼的發(fā)展我國是生產不銹鋼的大國，隨著不銹鋼的生產發(fā)展，自然也開發(fā)了不少品種，目前已達50多種，基本滿足了國內生產發(fā)展的需要，對當前開發(fā)的一些新品種作簡要說明。1)奧氏體不銹鋼體系的初步形成。為了消除碳元素造成的不銹鋼晶界腐蝕疲勞，開發(fā)出低碳奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。為了提高其特殊性能可加Cu、Ti、Nb、Mn、Cr、Si和N等元素。2)含氮不銹鋼的發(fā)展。在不銹鋼中以氮代碳取得了成果。在奧氏體不銹鋼中N和C有許多共同特性。N穩(wěn)定奧氏體的作用比

25、Ni大，與C相當。N與Mn結合能取代比較貴的Ni。在奧氏體中N也是最有效的固溶強化元素之一。N與Cr的親和力要比C與Cr的親和力小，奧氏體鋼很少見到Cr2N的析出。因此N能在不降低耐蝕性能的基礎上，提高不銹鋼強度。3）超強鐵素體不銹鋼的發(fā)展。鐵素體不銹鋼具有良好的腐蝕性能和抗氧化性能，其抗應力腐蝕性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼。價格比奧氏體不銹鋼便宜。但存在可焊性差、脆性傾向比較大的缺點，生產和使用受到限制。通過降低鋼中的碳和氮的含量，添加Ti、Nb、Zr、Ta等穩(wěn)定化元素，添加Cu、AI、V等焊縫金屬韌化元素三種途徑，可以改善鐵素體鋼的可焊性和脆性。4）超級奧氏體鋼的發(fā)展。超級奧氏體鋼指Cr、Mo、N

26、含量顯著高于常規(guī)不銹鋼的奧氏體鋼。其中比較著名的是含6%Mo的鋼（245SMo）。這類鋼具有非常好的耐局部腐蝕性能，在海水、充氣、存在縫隙、低速沖刷條件下，有良好的抗點蝕性能（PI40）和較好的抗應力腐蝕性能，是Ni基合金和鈦合金的代用材料。5）超馬氏體不銹鋼的發(fā)展。傳統(tǒng)的馬氏體不銹鋼2Cr13、3Cr13、4Cr13和1Cr17Ni2缺乏足夠的延展性，在冷頂鍛變形過程中對應力十分敏感，冷加工成形比較困難。加之鋼的可焊性比較差，使用范圍受到限制。為克服馬氏體鋼的上述不足，近來已找到一種有效途徑，就是通過降低鋼的C、Ti含量，增加Ni含量，開發(fā)一個新系列合金鋼一一超馬氏體鋼。這類鋼抗拉強度高，延展性好，焊接性能也得到改善，因此超馬氏體鋼又稱為軟馬氏體鋼或可焊接馬氏體鋼。(5)彈簧鋼絲的發(fā)展彈簧鋼絲經過100多年的發(fā)展，工藝技術經歷了由鉛淬火到油淬火，現又發(fā)展到感應加熱淬火。再加上工藝技術裝備不斷創(chuàng)新和完善，品種質量不斷更新。近來開發(fā)的閥門用彈簧鋼絲感應加熱淬火和回火處理工藝，試驗證明，由于感應加熱時間短，淬火組