60Si2Mn軟鋼帶彈簧鋼簡介：
 
     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。鑒于彈簧的工作條件比較惡劣,因此對彈簧鋼的要求十分嚴格,必須具有良好的力學性能,抗疲勞性能,抗彈減性,工藝性能以及良好的加工性能等所以在各種狀態(tài)下工作的彈簧都要有良好的表面質(zhì)量和較高的抗疲勞性能。在工藝性能上﹐需經(jīng)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(tài)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。
   
    60Si2Mn軟鋼帶類別 彈簧鋼按生產(chǎn)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(guī)格螺旋彈簧的冷拉鋼絲和製造發(fā)條以及各種彈簧片的冷軋鋼帶。彈簧工作在周期性的彎曲扭變等力變條件下,經(jīng)受拉壓沖擊疲勞腐蝕等多種作用,有時還要承受極高的短時突加負荷鑒于彈簧的工作條件比較惡劣,因此對彈簧鋼的要求十分嚴格,必須具有良好的力學性能,抗疲勞性能,抗彈減性,工藝性能以及良好的加工性能等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以下幾種﹕
   
    碳素彈簧鋼 價格低廉﹐用途廣泛。如表面狀態(tài)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。彈簧鋼是指由于其在淬火和回火狀態(tài)下的彈性和彈性原件的鋼彈簧鋼是指由于其在淬火和回火狀態(tài)下的彈性和彈性原件的鋼如增加含碳量﹐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。
  
   60Si2Mn軟鋼帶單純含錳彈簧鋼 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(chǎn)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(wěn)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。
   
    含鉻彈簧鋼 在國際上很通用﹐中國有 50CrMn 和50CrVA兩個鋼號。50CrMn由於含有1％左右的鉻和錳﹐有較高的淬透性﹐脫碳傾向小﹔缺點是鉻和錳均加重回火脆性的傾向﹐回火后需快冷﹐多用以製造截面較大的和較重要的板簧和螺旋彈簧。60Si2Mn軟鋼帶50CrVA鋼具有良好的淬透性﹔加釩能細化組織﹐不易過熱﹐并可提高鋼的強度﹑韌性﹐降低缺口敏感性。這種鋼脫碳傾向小﹐低溫衝擊韌性好﹐在較高溫度下工作時﹐性能也較穩(wěn)定﹐主要用於製造氣門彈簧﹑安全閥彈簧和在較高溫度下工作的彈簧。在50CrVA鋼的基礎上適當增加其他合金元素﹐能取得比上述兩種彈簧鋼更好的力學性能和淬透性。
 
    硅含量為1.40～1.80％﹑鉻含量為0.90～1.20％﹑釩含量為0.10～0.20％的60Si2CrVA鋼﹐具有高的淬透性和低的過熱敏感性﹐在塑性指標{國創(chuàng)}相近時抗拉強度和屈服強度高於硅錳彈簧鋼﹐主要用於製作承受高應力的彈簧金屬。
   
    含鎢彈簧鋼 65Si2MnWA鋼的鎢含量為0.80～1.20%﹐與 60Si2CrVA鋼一樣﹐可用於製作承受高載荷的和耐熱(≦350)﹑耐衝擊的彈簧。合金含量較高的30W4Cr2VA鋼是一種高強度耐熱彈簧鋼﹐有高的淬透性﹐主要用於製造低於500條件下使用的控制閥簧。上述幾種鋼的生產(chǎn)工藝較復雜﹐價格較高。
   
   60Si2Mn軟鋼帶在高溫條件下工作的彈簧﹐可選用耐熱鋼和耐熱合金﹔在腐蝕介質(zhì)工作的彈簧﹐應按介質(zhì)的性質(zhì)(氧化性﹐還原性)選用相應牌號的不銹鋼。
各種彈簧鋼的熱處理規(guī)范及硬度要求
 
鋼號  淬火溫度  淬火介質(zhì) 硬度要求 回火溫度 冷卻介質(zhì)  硬度要求   應用范圍
 
65    780-830   水或油             400-600                      線徑小于12-15mm的
                                                                螺旋彈簧、彈簧墊圈
65Mn  810-830   油或水     >60     370-400    水      42-50     5-10mm的板簧片及
                                                                7-10mm的卷簧
50CrV  850-870    油       >58     400-55     水      45-50     截面較大和較重要的
                                                                板簧片及螺旋彈簧
50CrV  850-870    油       >58     370-420            45-52     300C以下工作的高溫
                                                                彈簧
60Si2MnA 860-880  油       >60     500-520    水     HB363-444  厚度8-12mm的板簧片
耐熱彈簧鋼的材料選用和最高使用溫度的熱處理規(guī)范
 
 鋼號            最高使用溫度   熱成型(度)    淬火溫度       回火溫度
 
50CrVA               300         880-900      850-870油       430-500
4Cr13                400         850-1050     980-1050空冷     540-560
冷拉18-8型不銹鋼絲   400           冷卷                      去應力回火400C,15-60min
W18Cr4V              600        1000-1200   1280-1290油或空冷    700
60Si2MnA             250         880-900      860-880油          350
常用彈簧鋼的等溫淬火規(guī)范
 
鋼號      加熱溫度        等溫淬火溫度       等溫保持時間          硬度HRC
 
T10A      800+-10           250-360             10-30              40-53
65        820+-10           320-340             15-30              46-48
65Mn      820+-10         270 / 320-340         15-30           52-54 / 46-48
50CrVA    850+-10            300                30-45                52
60Si2MnA  87+-10             280                30-45                52
 
50CrV鋼氣閥彈簧低溫碳氮共滲(軟氮化)與普通熱處理后疲勞性能比較：
 
熱處理工藝              斷裂應變周次      斷裂后殘余變形(mm)     室內(nèi)耐大氣腐蝕試驗
 
860C油淬,420C回火1h     1.78*10000                2.4       發(fā)黑后未上油,14天后出現(xiàn)銹斑
860C油淬,480C軟氮化3h   >=100*10000            0.2                 850天以上未生銹
860C油淬,510C軟氮化3h   >=100*10000            0.6                 850天以上未生銹
 
例;  壓縮螺旋彈簧   50CrV   43-50HRC   外徑￠31.5   線徑￠3.5    總高度50
 
工藝流程 ：  冷卷—定型處理—切斷修正—淬火—矯正回火—檢驗修正—最后回火—檢驗、噴砂、表面處理。
彈簧淬火時常見的缺陷及防止措施：
  
   (1)60Si2Mn軟鋼帶脫碳(降低使用壽命)--1、采用鹽浴爐或拄制氣氛加熱爐加熱。2、采用快速加熱工藝。
   (2)淬火后硬度不足,非馬氏體數(shù)量較多,心部出現(xiàn)鐵素體(產(chǎn)生和殘存變形,降低使用壽命)--1、選用淬透性較好的材料。2、改善淬火冷卻劑的冷卻能力。3、彈簧進入冷卻劑的溫度應控制在Ar3以上。4、適當提高淬火加熱溫度。
   (3)過熱(脆性增加)--1、嚴格控制成型及淬火加熱溫度。2、加強淬火時的金相檢驗。
   (4)開裂(脆性增加,嚴重降低使用壽命)--1、控制淬火加熱溫度。彈簧鋼是指由于其在淬火和回火狀態(tài)下的彈性和彈性原件的鋼彈簧鋼是指由于其在淬火和回火狀態(tài)下的彈性和彈性原件的鋼2、淬火時冷到250-300C時,取出空冷。
提高彈簧質(zhì)量的措施：
   (1)形變熱處理--將鋼的變形強化與熱處理強化兩者結(jié)合起來,以進一步提高鋼的強度和韌性。形變熱處理有高、中、低溫之分。高溫形變熱處理是在奧氏體狀態(tài)下產(chǎn)生形變后立即淬火,也可與鍛造或熱軋結(jié)合起來,即熱成型后立即淬火。形變熱處理己應用于汽車板簧生產(chǎn)中。
   (2)彈簧的等溫淬火--對于直徑較小或透透性足夠的彈簧可采用等溫淬火,它不僅能減少變形,而且還能提高強韌性,在等溫淬火后最好再進行一次回火,可提高彈性極限,回火溫度與等溫淬火溫度相同。
  (3)彈簧的松弛處理--彈簧長時間在外力作用下工作,由于應力松弛的結(jié)果會產(chǎn)生微量的永久(塑性)變形,特別是高溫工作的彈簧,在高溫下應力松弛現(xiàn)象更為嚴重,使彈簧的精度降低,這對于一般精密彈簧是不允許的。
  因此,60Si2Mn軟鋼帶這類彈簧在淬火,回火后應進行松弛處理--對彈簧預先加載荷,使其變形量超過彈簧工作時可能產(chǎn)生的變形量。然后在高于工作溫度20C的條件下加熱,保溫8-24h。
（4）低溫碳氮共滲(軟氮化)相結(jié)合的工藝,能顯著提高彈簧的疲勞壽命及耐蝕性,此工藝多用于卷簧。
  (5)噴丸處理--劃痕、折疊、氧化脫碳等表面缺陷往往會成為彈簧工作時應力集中的地方和疲勞斷裂源。若用細小的鋼丸高速噴打彈簧表面,不僅改善彈簧表面質(zhì)量,提高表面強度,并使表面處于壓應力狀態(tài),從而提高彈簧疲勞強度和使用壽命。
 
60Si2Mn軟鋼帶操作注意事項：
   (1)熱處理前檢查表面是否有脫碳、裂紋等缺陷。這些表面缺陷將嚴重地降低彈簧的疲勞極限。
   (2)淬火加熱應特別注意防止過熱和脫碳,做好鹽浴脫氧,控制爐氣氣氛,嚴格控制加熱溫度與時間。
   (3)為減少變形,彈簧在加熱時的裝爐方式,夾具形式和冷卻時淬入冷卻方法。
   (4)淬火后要盡快回火,加熱要盡量均勺。回火后快冷能防止回火脆性和造成表面壓應力,提高疲勞強度。

質(zhì)量檢查

熱處理前：
   (1)鋼材的軋制表面往往就是制成彈簧后的表面,故不應有裂紋、折疊、斑疤、發(fā)紋、氣泡、夾層和壓入的氧化皮等。
   (2)表面脫碳會顯著降什彈簧的疲勞強度,應按規(guī)定檢驗脫碳層的深度。
 
熱處理后：
   (1)肉眼或低倍放大鏡觀察彈簧表的不應有裂紋、腐蝕麻點和嚴重的淬火變形彈簧工作在周期性的彎曲扭變等力變條件下,經(jīng)受拉壓沖擊疲勞腐蝕等多種作用,有時還要承受極高的短時突加負荷彈簧鋼廣泛應用于飛機鐵道車輛汽車和拖拉機等運輸工具和其他工業(yè)產(chǎn)品上,有板簧鋼圓柱彈簧渦卷彈簧蝶形彈簧片彈簧異形彈簧組合彈簧橡膠彈簧和空氣彈簧等。
   (2)硬度及其均勻性符合規(guī)定。大量生產(chǎn)時,允許用銼刀抽檢硬度,但必須注意銼痕位置應不影響彈簧的最后精度。
   (3)金相組織應是托氏體或托氏體和索氏體的混合組織。
   (4)板簧裝配后,通常還要進行工作載荷下的永久變形以及靜載撓度試驗彈簧鋼廣泛應用于飛機鐵道車輛汽車和拖拉機等運輸工具和其他工業(yè)產(chǎn)品上,有板簧鋼圓柱彈簧渦卷彈簧蝶形彈簧片彈簧異形彈簧組合彈簧橡膠彈簧和空氣彈簧等彈簧鋼廣泛應用于飛機鐵道車輛汽車和拖拉機等運輸工具和其他工業(yè)產(chǎn)品上,有板簧鋼圓柱彈簧渦卷彈簧蝶形彈簧片彈簧異形彈簧組合彈簧橡膠彈簧和空氣彈簧等60Si2Mn軟鋼帶。