弹簧钢的高温及腐蚀条件下使用概述

弹簧是石油矿场机械、炼厂机械和石油仪器仪表必不可少的零件。

弹簧主要在动载荷的条件下工作。在服役过程，它承受冲击、振动，或者长期、均匀的周期应力。此外，石油炼厂机械的某些弹簧还同时经受腐蚀和高温的作用。

为了保证弹簧可靠的工作，制造弹簧的钢材必须具有高的弹性极限（或屈服强度）、疲劳强度，并有足够的韧性和塑性。

按冶金工业部标准YB8—1959的规定，制造扁形和螺旋弹簧的钢材共有25个牌号（见附表2）。其中，65、65Mn、55Si2Mn、60Si2MnA、50CrVA，是石油机械常用的牌号。

常温下使用的弹簧钢的特点是含碳量较高。碳素弹簧钢含碳量为0.6%～0.9%，合金弹簧钢的含碳量为0.47%～0.74%。而高温及腐蚀条件下使用的高合金弹簧钢的含碳量一般较低。例如，30W4Cr2VA的平均含碳量为0.3%。从显微组织上看，弹簧钢都属于亚共析钢和共析钢。

弹簧钢应具有高的冶炼纯度及均匀性。一般需在平炉或电炉内冶炼。受中等应力的弹簧含硫量不应超过0.045%，含磷量不应超过0.04%。受高应力的弹簧，含硫量不应超过0.035%，含磷量不应超过0.030%。(www.xing528.com)

弹簧钢应具有良好的表面状态。其表面不应有裂缝、折叠、拉裂、结疤、发纹、气泡、夹杂和压入的氧化铁皮。弹簧的表面质量是它的疲劳强度的主要影响因素。不同表面状态弹簧的疲劳极限可以相差7～8倍。弹簧表面状态不但使疲劳极限值降低，同时还影响过负荷持久值（即疲劳曲线倾斜部分向左移）。弹簧的强度越高、尺寸越大，这种影响越严重。

弹簧钢的内部缺陷也应严加限制。钢材断面及酸浸后横向试片的低倍组织，不应有缩孔、裂缝、分层、白点、气泡及夹杂。含硅量很高的钢，还应检查石墨析出情况。当检查断口的石墨析出时，断口为黑色者应报废。除了作断口检查外，还可作显微组织检查和化学分析。显微组织检查按YB43—1964的规定评级。进行化学分析时，游离碳含量大于0.08%者应报废。

晶粒大小影响弹簧的韧性、塑性。成品弹簧的晶粒应尽量在5～8号的范围内。为此，应严格控制热处理规范，防止过热。重要的弹簧，则选择本质细晶粒钢。

弹簧钢表面脱碳也会严重降低其疲劳强度。总脱碳层（铁素体+过渡层）的深度，应符合YB8—1959及有关技术条件的规定。

钢的化学成分和热处理对正弹性模数和剪切模数很不敏戚。只是冷变形对剪切模数的影响较显著一些。各种牌号弹簧钢室温时的正弹性模数E的计算值建议采用21000kgf/mm²，剪切模数G建议取8000kgf/mm²。对于冷拉钢丝，E建议取21000kgf/mm²，G建议取8300kgf/mm²。