合金弹簧钢的特点和应用

弹簧能起缓冲、减振和储能等作用。弹簧一般是在交变应力下工作，常见的破坏形式是疲劳破坏。因此，弹簧钢必须具有高的屈服强度和屈强比、弹性极限、抗疲劳性能，以保证弹簧有足够的弹性变形能力并能承受较大的载荷。同时，弹簧钢还应具有一定的塑性与韧性，一定的淬透性，不易脱碳及不易过热。一些特殊弹簧钢还应有耐热性、耐蚀性或在长时间内有稳定的弹性。

表6-3 常用合金调质钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途(摘自GB/T 3077-1999)

注：表中38CrMoAI钢试样毛坯尺寸为咖30mm，其余牌号合金调质钢试样毛坯尺寸均为ϕ25mm。

中碳钢和高碳钢都可用于制造弹簧，但因其淬透性和强度较低，只能用来制造截面较小、受力较小的弹簧。合金弹簧钢则可制造截面较大、屈服强度较高的重要弹簧。

1.化学成分

合金弹簧钢为中、高碳成分，一般w（C）=0.5%～0.7%，以满足高弹性、高强度的性能要求。加入的合金元素主要是Si、Mn、Cr，作用是强化铁素体、提高淬透性和耐回火性。但加入过多的Si，会造成钢在加热时表面容易脱碳；加入过多的Mn，容易使晶粒长大；加入少量的V和Mo，可细化晶粒，从而进一步提高强度并改善韧性。此外，合金元素还有进一步提高淬透性和耐回火性的作用。

2.常用合金弹簧钢

常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途见表6-4。常用的合金弹簧钢有60Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA等。

60Si2Mn钢是应用最广泛的合金弹簧钢，其生产量约为合金弹簧钢产量的80%。它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素弹簧钢高，工作温度达250℃。其缺点是脱碳倾向较大，适于制造厚度小于10mm的板簧和截面尺寸小于25mm的螺旋弹簧，在重型机械、轨道车辆、汽车、拖拉机上都有广泛的应用。(www.xing528.com)

50CrVA钢的力学性能与60Si2Mn钢相近，但淬透性更高，钢中Cr和V能提高弹性极限、强度、韧性和耐回火性，常用于制作承受重载荷、工作温度较高及截面尺寸较大的弹簧。

30W4Cr2VA钢是高强度的耐热弹簧钢，用于500℃以下工作的锅炉主安全阀弹簧、汽轮机汽封弹簧等。

3.热处理

弹簧的热处理工艺可根据成形方法确定。直径或板簧厚度大于10mm的大弹簧，常采用热成形，即将弹簧钢加热到比正常淬火温度高出50～80℃进行热成形，然后利用余热立即淬火并中温回火，得到回火托氏体组织，硬度为40～48HRC，有较高的弹性极限和疲劳强度，以及一定的塑性和韧性。直径或板簧厚度小于8～10mm的小弹簧，常用冷拔弹簧钢丝冷卷成形，成形后只需进行200～300℃去应力退火即可。例如，用淬火钢丝制作弹簧的工艺是：将钢丝冷拔到规定尺寸→加热油淬、中温回火→冷卷成形→去应力退火。

弹簧钢热处理后通常进行喷丸处理，其目的是在弹簧表面产生残余压应力，以提高弹簧的疲劳强度。

表6-4 常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能及用途 （摘一CB/T 1222-2007）

注：表中所列性能适用于截面单边尺寸小于或等于80mm的钢材。