弹簧材料比较

1、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夕卜，还必须具有较高 的弹性极限、 疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性 等。表20-2列岀了几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，其品种又有 碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢 等。图20-2给岀了碳素弹簧钢丝的抗 拉强度极限。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

2、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 小而又要求防腐蚀、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65、70钢）：价格便宜、来源方便，但弹性极限低；低锰弹簧钢（如65Mn）:淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹硅锰弹簧钢（如60Si2MnA）:弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好； 铬钒钢（如50CrVA）:耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合表20-2主要弹簧材料及其许用应力类 别代号许用扭应力T t许用弯曲应力a/MPa切变模量G/GPa弹性模量E/GPa推荐硬度范 围HR

3、C推荐使用温 度 CI类弹 簧n类弹 簧山类弹 簧I类弹簧n类弹簧碳素弹簧钢丝I, n , n a,山0.3 a b0.4 a b0.5 a b0.5 a b0.625 a b81.5 78.5204202-40120强钢 丝60Si2Mn60Si2MnA47162778578598145 50-40200弹的65Si2MnWA60Si2CrVA560745931931116778.519747 52-40250强30W4Cr2VA44258873573592043 47-40350高50CrVA45 50-40 210高不 锈 钢1Cr18Ni9Ti32443254054067771.519

4、3-250300耐4Cr1344258873573592075.521548 53-40300耐Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40 500耐青Qsi-326535344244255040.293HB94 120耐铜QSn4-339.2-40120丝Qbe235344255055073542.2129.537 40耐注：1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：1类 Nl0；n类N=103105以及受冲击载荷的场合；皿类 N4mn取下限。许用扭应力t t代号I类n类川类弹簧弹簧弹簧碳素弹簧钢丝0.30.40.5I, n , n a,a ba ba b出6

5、0Si2 Mn60Si2MnA47162778565Si2 MnWA60Si2CrVA56074593130W4Cr2VA44258873550CrVA许用弯曲应力a b/MPa类别I类弹簧785钢丝9317350.5 a b切变模里G/GPa弹性模里E/GPa推荐硬度 范围HRC推荐 使用 温 度。C81.5204-4078.520212045-405020047-4078.51975225043-404735045-4050210U类弹簧98111679200.625 a b特性及用强度高，性能适于做小弹弹性好，回火易脱碳，适于大载荷的弹强度好，耐高弹性好高温强度好,性好。高疲劳强度,性和

6、回火稳定1Cr18Ni9Ti32443254054067771.5193-250300耐腐蚀，耐高适于做小弹不锈钢4Cr1344258873573592075.52154853-40300耐腐蚀，耐高适于做大弹Co40CrNiTiMo500666834834100076.5197=-40500耐腐蚀，高强无磁，高弹青铜Qsi-326535344244255040.293HB90-40耐腐蚀，防QSn 4-339.2120丝Qbe235344255055073542.2129.53740120耐腐蚀，防磁电性及弹性表20-2主要弹簧材料及其许用应力注：1. 按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：1

7、类 N10;U类N=10105以及受冲击载荷的场合；川类2. 碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为I、U、U a、川四组，1组强度最高，依次为nna、川组。3. 弹簧的工作极限应力t lim ：I类w 1.67 t ;类=1.25 t ;川类w 1.12 t 。4. 轧制钢材的机械性能与钢丝相同。5. 碳素钢丝的切变模量和弹性模量对 0.54mn直径有效，4mn取下限。弹簧常用材料（摘自 GB/T1239.6-92）牌号直径规格（mm）剪切模量G（MPa推荐硬度HRC推荐使 用温 度c性?能5800Mn 70MnB 级：0.08 13.0C 级：0.08 13.0D 级：0.08 6.079000-

8、40130?强度高，性能好。B级、C级和D级分别用于低、 力弹簧。0808Mn/T9A0Mr70MnG1 组：0.08 6.0G2组：0.08 6.0F 组：2.0 5.079000-40130?强度高，韧性好。用于重要的小弹簧，G2组较高，F组主要用于阀弹簧。5Mn02.0 6.079000-40150?强度高，性能好。用于内燃机阀门弹簧或类似用5、60、60Mn5、65Mn、70、0Mn 75、80A类、B类2.0 12.079000-40150?强度高，性能好。适用于普通机械用弹簧。B类度高。0Si2 MnAA类、B类、C类2.0 14.079000-40200?强度高，弹性好。易脱碳，

9、用于叫高负荷的弹簧 类用于一般用途的弹簧，B类和C类用于汽车悬挂5CrSi1.6 -8.079000-40 250?有较强的疲劳强度，用于较高工作温度的高应力 门弹簧或其他类似弹簧。OCrVA1.0 -10.079000-40 210?有较强的疲劳强度，用于较高工作温度的高应力 门弹簧或其他类似弹簧。0Si2 MnA5Si2 MnWA0SI2 MnA1.0 -12.07900045 50-40 200?强度高，较好的弹性、易脱碳。用于普通机械的较OCrVA0.8 -12.07900045 50-40 ?高温时强度性能稳定，用于较高温度下的弹簧，210阀门弹簧等。OCrVA0.5 12.0790

10、0045 50-40210?高温时强度性能稳定，用于较高温度下的弹簧， 阀门弹簧等。5CrSiA0.8 6.07900045 50-40250?高温时强度性能稳定，用于较高温度下的高应力A组：1Cr18Ni90Cr19Ni10 0Cr17NI12Mo2B组：1Cr18Ni90Cr18Ni10C组：0Cr17Ni8AI全部0.8 12.071000-200 300耐腐蚀、耐高、低温，用于腐蚀或高、 件下工作的小弹簧。QSi3-10.1 6.041000HB9C100-40120有较咼的耐腐蚀和防磁性能。用于机械 等用弹性元件。QSn 4-3 QSN6.5-0.1QSn 6.5-0.4QSn 7-

11、0.20.1 6.040000HB9C100-250 120有较高的耐磨损、耐腐蚀和防磁性能。 械和仪表等用弹性元件。QBe20.03 6.04400037 40-200 120有较咼的耐磨损、耐腐蚀、防磁和导电 用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。55Si2 Mn55Si2 Mn860Si2 Mn60Si2 MnA5807800045 50-40200较高的疲劳强度，弹性好，广泛用于各 交通工具等用弹簧。55CrM nA5807800047 52-40弹性好，抗高温，用于承受较重负荷的60CrM nA250簧。50CrVA

12、5807800045 50-40高的疲劳强度，抗高温。用于较高工作210的较大弹簧。我认为65Mn比较好,不知道你们用弹簧钢做什么产品,请看65Mn,60Si2Mn,50CrVA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：65r（俄）、1065 （美八080A67EN43E （英）。3 成分（WC% C:0.62-0.75 Mn0.90-1.20 Si:0.17-0.37 S 0.030 P 0.035 Cr 0.

13、25 Ni 0.254热处理制度：830C OC+540C AC （回火、空冷）5技术条件规定的性能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/ 6 b）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。尤其疲劳寿命显著提高，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 10mm直径v 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）

14、。3 化学成份（Wt%） C 0.56 0.64 ; Mn 0.60 0.90 ; Si 1.50 2.00 ; S 0.040 ; P 0.040 ; Cr 0.35 ; Ni 0.35。4热处理：棒材870 C OC+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，良好的回火稳定性，当加热到300 C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 50 Xa （俄）；6150 （美）；SUP10（日）;735A

15、50 En75 （英） 50CV （法）3 化学成份（Wt%） C 0.45 0.54 ; Mn 0.50 0.80 ; Si 0.17 0.37 ; S 0.030 ;P 0.030 ; Cr 0.80 1.10 ; Ni 0.35 ; V 0.10 0.20。4 热处理制度 860 C OC+440500C OC （回火、油冷）5 技术条件规定的技能说明：3 b强度极限Mpa3 5长度为5d试样。拉起后的延伸率（%）3 p比例极限Mpa3 10 长度为 10d 试样。拉起后的延伸率（ %）3 0.2 2%残余伸长屈服长度 Mpa如断面收缩率()OC 油冷HBS 布氏硬度WC水冷HRC(RC

16、) 洛氏硬度AC 空冷HBV 纸氏硬度65Mn,60Si2Mn,50CrVA 弹簧钢的区别 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 Mo同时幵发了 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

17、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 2000Mpa。 2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，但目前只能处理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-1

18、7Cr-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 SUS304。3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，目前已达 20X 106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0.1mm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=6.53.45电镀钢丝的发展 在特殊情况下，除

19、要求弹簧特性外，还要求耐蚀、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ZnAI(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5卩m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

20、，降低非金属夹杂，提高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 （ 0.00210.0010 ）%，生产出超纯净钢，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

21、量，同时也可使钢材沿长 度显微组织均匀。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

22、拔钢丝，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咼性能弹簧钢，在此基础上幵发的38SiM nVBE更具优越性，具有咼强韧性、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屈服强度二（9002010） MPa伸长率二（1215） % 面缩率 =（4855） %。为少片变截面板弹簧提供了咼性能的材料。（ 4）不锈钢的发展 我国

23、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 目前已达 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，幵发出低碳奥氏体不锈钢 0Cr18Ni9和00Cr17Ni2Mo2。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。N稳定奥氏体的作用比 Ni大，与C相当。N与Mn结合 能取代比较贵的 Ni。在奥氏体中N也是最有效的固溶强化元素之一。N与Cr的亲和力要比

24、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，提咼不锈钢强度。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 含量显着咼于常规不锈钢的奥氏体钢。其中比较着名的是含6% Mo的钢（245S Mo）。这

25、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 2Cr13、 3Cr13、 4Cr13 和1Cr17Ni2 缺乏足够的延展性，在冷顶锻变形过程中对应力十分敏感，冷加工成形 比较困难。加之钢的可焊性比较差，使用范围受到限制。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 能也得到改善，因此超马氏体钢又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，工艺技术经历了由铅 淬火到油淬火，现又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，钢丝表面几乎没有脱碳层，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