碳素彈簧鋼絲

中文名：碳素彈簧鋼絲,碳鋼絲 牌號(hào)：65#、70#、65Mn、82B、72A、72B。

外文名：Carbon spring steel wire

線徑:Φ0.1mm-Φ6.50mm.

特點(diǎn):是可塑性低，彈性強(qiáng)，

用途：用于席夢(mèng)思床、汽車及各種靠墊、機(jī)械制造、文具電動(dòng)工具、扭簧用、拉簧用、電器設(shè)備等行業(yè)的產(chǎn)品

碳素彈簧鋼絲是用于席夢(mèng)思床、汽車及各種靠墊、機(jī)械制造、文具電動(dòng)工具、扭簧用、拉簧用、電器設(shè)備等行業(yè)的產(chǎn)品，多采用材質(zhì)為65#,70#、65Mn、82B、72A、72B鋼絲，特點(diǎn)是可塑性低，彈性強(qiáng)，抗應(yīng)力能力強(qiáng)。

碳素彈簧鋼絲應(yīng)具有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限、韌性和疲勞強(qiáng)度，并耐沖擊和振動(dòng)。確保強(qiáng)度和韌性指標(biāo)特別是防止扭轉(zhuǎn)裂紋的產(chǎn)生是生產(chǎn)彈簧鋼絲的關(guān)鍵。盤條的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量都直接影響鋼絲的性能。碳素彈簧鋼絲用高碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或碳素工具鋼盤條制造，須根據(jù)彈簧的用途嚴(yán)格控制其化學(xué)成分、氣體含量和非金屬夾雜。為了減少表面缺陷和脫碳層，對(duì)生產(chǎn)盤條的鋼坯要進(jìn)行表面研磨，必要時(shí)還要進(jìn)行剝皮。盤條要進(jìn)行正火或索氏體化處理，規(guī)格大的用球化退火代替。中間特別是成品拔程前的熱處理廣泛采用索氏體化處理。熱處理時(shí)要防止脫碳。熱處理后采用硫酸或鹽酸酸洗以清除氧化鐵皮。涂層（見潤(rùn)滑載體）可采用蘸石灰、磷化、硼砂處理或鍍銅。成品拔程的拉拔工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響很大，一般采用90%左右的較大的總減面率（見面積減縮率）和較小的道次減面率（約≤23%），以保證產(chǎn)品的韌性。對(duì)于高強(qiáng)度彈簧鋼絲，拉拔時(shí)應(yīng)控制各道次鋼絲的出口溫度低于150℃，防止鋼絲因產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)裂紋，這是造成鋼絲報(bào)廢的主要缺陷。為此，拉拔時(shí)必須有良好的潤(rùn)滑和充分的冷卻，采用較小的道次減面率和拉拔速度有助于減少鋼絲的溫升。拉拔后鋼絲內(nèi)存在較大的殘余應(yīng)力，影響其性能，可采用在線矯直或低溫 （180～370℃） 加熱等措施加以消除。

合金彈簧鋼絲用硅錳、鉻釩等合金彈簧鋼制造。盤條的軟化采用不完全退火。熱處理時(shí)要防止脫碳，對(duì)含硅彈簧鋼盤條還要防止石墨碳的析出。半成品的熱處理采用再結(jié)晶退火。酸洗、涂層工藝與生產(chǎn)碳素彈簧鋼絲相近。按需要，硅錳彈簧鋼絲有冷拉、退火、正火、高溫回火、銀亮及油淬火—回火等不同的交貨狀態(tài)；鉻釩彈簧鋼絲有冷拉、退火、銀亮等交貨狀態(tài)。一般合金彈簧鋼絲在繞成彈簧后，須經(jīng)淬火和中溫回火后才可使用。

調(diào)質(zhì)彈簧鋼絲主要有油淬火—回火碳素彈簧鋼絲和硅錳合金彈簧鋼絲，閥門用油淬火—回火碳素彈簧鋼絲和鉻硅合金彈簧鋼絲。彈簧鋼絲拉拔后進(jìn)行油淬火—回火調(diào)質(zhì)處理的目的是使鋼絲具有較高的彈性極限和屈強(qiáng)比以及良好的韌性和耐疲勞性能。用淬火—回火鋼絲制作的彈簧，幾何形狀和力學(xué)性能穩(wěn)定、負(fù)荷波動(dòng)小，可在低于回火溫度下加熱以消除繞制時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

下面按標(biāo)準(zhǔn)介紹各類碳素彈簧鋼絲的應(yīng)用范圍及工藝特點(diǎn)。

（1）YB/T5220-93 《非機(jī)械彈簧用碳素彈簧鋼絲》

該標(biāo)準(zhǔn)適用于沙發(fā)墊簧，座墊，靠背拉簧，卡簧，夾簧等非機(jī)械彈簧用碳素彈簧鋼絲。標(biāo)準(zhǔn)按抗拉強(qiáng)度要求不同將鋼絲分成A1，A2，A3…A9九個(gè)組別，每個(gè)組別鋼絲不分規(guī)格大小按一個(gè)強(qiáng)度范圍供貨，抗拉強(qiáng)度偏差≤200Mpa。A1，A2和A3組用于制造較低應(yīng)力彈簧。A3，A4和A5用于制造一般應(yīng)力彈簧。A7，A8和A9用于制造較高應(yīng)力彈簧。床墊簧一般選用A3和A4組別。

A1-A3組鋼絲一般選用45～70鋼，A3～A6組選用65Mn或70鋼，A7～A9組鋼絲選用70或T8MnA（82B）生產(chǎn)。由于按該標(biāo)準(zhǔn)供貨的鋼絲基本用于制作靜態(tài)彈簧，對(duì)疲勞壽命的要求相對(duì)寬松，鋼絲可以采用控軋控冷盤條直接拉拔成品。鋼絲成前熱處理也可以用正火代替鉛浴處理。同時(shí)允許選用轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜鋼作為原料。

（2）GB/T4357-89 《碳素彈簧鋼絲》

該標(biāo)準(zhǔn)是冷拉碳素彈簧鋼絲的通用標(biāo)準(zhǔn)，主要用于制作在各種應(yīng)力狀態(tài)下工作的靜態(tài)彈簧。根據(jù)彈簧工作應(yīng)力狀態(tài)鋼絲可分三個(gè)級(jí)別供貨：B級(jí)用于低應(yīng)力彈簧，C級(jí)用于中等應(yīng)力彈簧，D級(jí)用于高應(yīng)力彈簧。成品鋼絲考核抗拉強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、纏繞和彎曲四項(xiàng)性能。

本標(biāo)準(zhǔn)鋼絲主要用于制作靜態(tài)機(jī)械彈簧，其服役期振動(dòng)頻次要高于非機(jī)械彈簧，對(duì)疲勞壽命有一定的要求，成品也增加扭轉(zhuǎn)性能的考核。因此對(duì)鋼絲用盤條應(yīng)采用電爐或電爐+爐外精煉法冶煉，盤條中P≤0.030%、S≤0.020%等。成品鋼絲顯微組織中如含有游離鐵素體，會(huì)降低彈簧疲勞壽命，而控軋控冷盤條中一般均存有5%～1.5%的游離鐵素體，一般不宜采用盤條直接生產(chǎn)成品鋼絲。按此標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)的鋼絲原則上成前應(yīng)經(jīng)鉛浴處理，消除游離鐵素體組織，成品鋼絲顯微組織應(yīng)為纖維化索氏體組織。

（3）GB/T4358-1995《重要用途碳素彈簧鋼絲》

按該標(biāo)準(zhǔn)供貨的鋼絲，主要用于制作在各種應(yīng)力狀態(tài)下工作的動(dòng)態(tài)彈簧。根據(jù)彈簧工作應(yīng)力狀態(tài)，鋼絲分3個(gè)組別供貨：E組適用于中等應(yīng)力動(dòng)態(tài)彈簧，F(xiàn)組適用于高應(yīng)力動(dòng)態(tài)彈簧，G組適用于高疲勞壽命的動(dòng)態(tài)彈簧。成品鋼絲考核抗拉強(qiáng)度，扭轉(zhuǎn)，纏繞，彎曲和脫碳五項(xiàng)性能指標(biāo)。

由于按該標(biāo)準(zhǔn)供貨的鋼絲用于制作中、高應(yīng)力狀態(tài)下工作的動(dòng)態(tài)彈簧，成品鋼絲除保持高的彈性極限和良好的韌性指標(biāo)外，還必須考慮到疲勞極限和彈簧的疲勞壽命。為此，對(duì)鋼的純凈度，非金屬夾雜含量和氣體含量，鐵素體含量及表面脫碳程度有更高的要求。鋼絲用盤條必須采用電爐+爐外精煉法冶煉，對(duì)盤條的化學(xué)成分有更高的要求：P≤0.025%、S≤0.020%，Cr ≤0.10%、Ni≤0.15%（0.12%）、Cu≤0.20%。實(shí)際生產(chǎn)中為提高疲勞壽命往往將Mn控制在高限，E組選用70或70Mn（72B），F(xiàn)組選用T8MnA或T9RtA，G組選用65Mn（Mn可調(diào)整到0.9-1.2%）或67B。降低鋼中P、S含量，提高M(jìn)n含量和采用爐外精煉的目的是：消減鋼中非金屬夾雜含量，改善夾雜物形態(tài)和降低氣體含量，提高疲勞極限和疲勞壽命。如果鋼絲顯微組織中含有游離鐵素體，會(huì)較大幅度地降低疲勞壽命，按該標(biāo)準(zhǔn)供貨的鋼絲，成前必須進(jìn)行鉛淬火處理。

G組鋼絲用于制作在劇烈振動(dòng)狀態(tài)下工作的閥門彈簧，對(duì)疲勞壽命要求極高，所以選用韌性更好的65Mn盤條，抗拉強(qiáng)度雖有所下降，但疲勞壽命更有保證。鋼絲表面脫碳，形成鐵素體組織嚴(yán)重影響疲勞性能，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)G組鋼絲增加脫碳層檢驗(yàn)，規(guī)定總脫碳層深度不得大于1.0%d，但對(duì)較大規(guī)格鋼絲（大于Φ4.0mm）受減面率限制，由熱軋盤條帶來的脫碳層很難徹底消除，標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充規(guī)定："征得需方同意，可供應(yīng)脫碳層不超直徑1.5%d的鋼絲"。

（4）GJB1497-92 《特殊用途碳素彈簧鋼絲規(guī)范》

在某些特定場(chǎng)合，需要彈簧具有超出常規(guī)要求的彈力，如槍械彈簧，為便于攜帶和使用，彈簧所占的空間很小，彈力要足夠大，必須選用抗拉強(qiáng)度特高，韌性較好的鋼絲來制作彈簧,《特殊用途碳素彈簧鋼絲》就適應(yīng)這種需要的標(biāo)準(zhǔn)。

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋼絲分甲、乙、丙3組供貨。丙組適應(yīng)于較高應(yīng)力彈簧，乙組適應(yīng)于高應(yīng)力彈簧，甲組適用于超高應(yīng)力彈簧。標(biāo)準(zhǔn)推薦鋼絲采用T9A，T10A和T8MnA制造。實(shí)際上鋼絲抗拉強(qiáng)度隨碳含量增高而上升，扭轉(zhuǎn)性能（韌性指標(biāo)）隨碳含量上升而下降，綜合考慮，遼寧特殊鋼集團(tuán)大連三大鋼絲公司選用加稀土的T9A鋼絲生產(chǎn)甲、乙、丙組鋼絲。成品鋼絲考核抗拉強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)斷口、纏繞、抗拉強(qiáng)度均勻性和尺寸均勻性六項(xiàng)性能指標(biāo)，常見規(guī)格的力學(xué)性能如表6。

應(yīng)該指出鋼絲的超高抗拉強(qiáng)度是以犧牲部分塑性和疲勞壽命換來的，只適用于制作形狀簡(jiǎn)單，對(duì)疲勞壽命要求不很高的彈簧，該標(biāo)準(zhǔn)不宜推廣使用。

（5）YB/T5103-93 油淬火-回火碳素彈簧鋼絲

油淬火、回火鋼絲先將鋼絲生產(chǎn)到成品尺寸，然后再進(jìn)行油淬火回火處理，以回火馬氏體組織交貨。組織均勻性是決定油淬火回火鋼絲性能的重要指標(biāo)，因碳素彈簧鋼絲淬透性有限，規(guī)格太大的鋼絲油淬火回火后芯部不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，所以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定油淬火回火碳素彈簧鋼絲供貨直徑小于12.0mm。

與冷拉碳素彈簧鋼絲相比，直徑≤2.0mm的油淬火回火鋼絲抗拉強(qiáng)度和彈性極限低于冷拉鋼絲。但大規(guī)格鋼絲（Φ≥6.0mm）索氏體處理后，不可能采用大減面率拉拔獲得高的抗拉強(qiáng)度，而油淬火回火鋼絲只要完全淬透，就可以獲得比冷拉鋼絲更高的抗拉強(qiáng)度。即使在抗拉強(qiáng)度相同條件下，油淬火回火鋼絲的彈性極限也高與冷拉鋼絲。

冷拉彈簧鋼絲的各向異性明顯，而油淬火回火鋼絲幾乎各相同性。油淬火回火鋼絲的疲勞壽及抗應(yīng)力松弛性能比冷拉鋼絲好得多，工作溫度更高（150～170℃），抗蠕變性能更好。另外油淬火回火鋼絲直條度好，打開盤卷后鋼絲彈直，幾乎無彎曲，纏繞彈簧時(shí)成形性能更好。因此工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大規(guī)格油淬火回火碳素彈簧鋼絲幾乎取代了冷拉碳素彈簧鋼絲。

（6）YB/T5102-93《閥門用油淬火回火碳素彈簧鋼絲》

YB/T5102-93與YB/T5103-93的關(guān)系相當(dāng)于GB/T4358-1995與GB/T4357-89的關(guān)系。前者用于制作動(dòng)態(tài)彈簧，后者是通用標(biāo)準(zhǔn)，主要用于制作靜態(tài)彈簧。由于動(dòng)態(tài)油淬火回火彈簧對(duì)組織均勻性要求更嚴(yán)格，碳素鋼淬透性有限，YB/T5102規(guī)定供貨規(guī)格更?。ㄖ睆健?.0mm）。

閥門用油淬火回火碳素鋼絲使用范圍和質(zhì)量控制要求基本與GB/T4358-1995 G組相當(dāng)。

65MN化學(xué)成分

碳 (C): 0.62%～0.70%

硅 (Si): 0.17%～0.37%

錳 (Mn): 0.90%～1.20%

磷 (P): ≤0.035%

硫 (S): ≤0.035%

性能特點(diǎn):

力學(xué)性能: 經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅?5Mn具有較高的強(qiáng)度和韌性，以及良好的彈性。

耐磨性: 由于錳元素的加入，提高了材料的耐磨性，適合制作需要長(zhǎng)期承受摩擦的部件。

耐蝕性: 相對(duì)于普通碳鋼，65Mn具有較好的耐腐蝕性能。

加工性: 便于冷加工和熱處理，易于成型。

熱處理敏感性: 有一定的過熱敏感性和回火脆性，熱處理工藝需精確控制。

簡(jiǎn)介

碳素彈簧鋼絲

碳素彈簧鋼絲的應(yīng)用領(lǐng)域

碳素彈簧鋼絲廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械制造、電子產(chǎn)品、體育用械、文具電動(dòng)工具、電器設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。

具體來說，碳素彈簧鋼絲在汽車行業(yè)中用于制造各種彈簧，如懸掛彈簧、減震彈簧等，以確保汽車的舒適性和安全性；在機(jī)械制造領(lǐng)域，它用于制造各種機(jī)械零部件，如拉桿、連接件、支架等，為機(jī)械設(shè)備提供穩(wěn)定的支撐和連接；在電子產(chǎn)品中，碳素彈簧鋼絲也發(fā)揮著重要作用，如用于制造電子產(chǎn)品的內(nèi)部連接件和彈簧部件；此外，它還被用于體育用械的制造，如健身器材的彈簧部分；在文具電動(dòng)工具中，碳素彈簧鋼絲用于制造各種彈簧，以確保工具的靈活性和耐用性；在電器設(shè)備中，它則用于制造電器的內(nèi)部彈簧部件，如開關(guān)彈簧等。

不僅如此，碳素彈簧鋼絲在建筑工地也被廣泛用于加固和固定建筑材料，其強(qiáng)度和韌性使其成為工地上的明星產(chǎn)品；在園藝和家庭裝飾中，它也被用作搭建葡萄架或晾衣架等材料，展現(xiàn)出其多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。

碳素彈簧鋼絲的標(biāo)準(zhǔn)與分類

碳素彈簧鋼絲的標(biāo)準(zhǔn)主要參考GB/T 4357，分類上可以分為冷變形強(qiáng)化鋼絲（冷拉彈簧鋼絲）和馬氏體強(qiáng)化鋼絲（油淬火回火鋼絲），同時(shí)根據(jù)強(qiáng)度和用途的不同，還可以進(jìn)一步細(xì)分等極。

碳素彈簧鋼絲的標(biāo)準(zhǔn)主要遵循GB/T 4357。其中，GB/T 4357-2009是冷拉碳素彈簧鋼絲的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了鋼絲的尺寸、形態(tài)、允許偏差等要求，以確保鋼絲的質(zhì)量和性能。

在分類上，碳素彈簧鋼絲主要分為兩種類型：冷變形強(qiáng)化鋼絲（冷拉彈簧鋼絲）和馬氏體強(qiáng)化鋼絲（油淬火回火鋼絲）。冷拉彈簧鋼絲經(jīng)過鉛淬火處理獲得索氏體組織，然后表面磷化，以很大減面率拉拔到成品尺寸，具有很高的抗拉強(qiáng)度和彈性極限，良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能，尺寸精度高，表面光潔，無氧化和脫碳缺陷，疲勞壽命穩(wěn)定，是使用最廣的彈簧鋼絲。而油淬火回火鋼絲通過淬回火處理，可獲得良好的綜合力學(xué)性能，在抗拉強(qiáng)度相同條件下，比冷變形強(qiáng)化鋼絲具有高的彈性極限，且抗松弛性能優(yōu)于冷拉鋼絲，使用溫度也高于冷拉鋼絲。

此外，根據(jù)強(qiáng)度和用途的不同，碳素彈簧鋼絲還可以進(jìn)一步細(xì)分為不同的等級(jí)。例如，根據(jù)GB/T4357-89標(biāo)準(zhǔn)，碳素彈簧鋼絲可以分為低應(yīng)力彈簧（B級(jí)）、中應(yīng)力彈簧（C級(jí)）和高應(yīng)力彈簧（D級(jí)）三個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)不同的抗拉強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、纏繞和彎曲特性要求。同時(shí)，碳素彈簧鋼絲也可以根據(jù)品質(zhì)要求的不同，分為用于床墊、減震器、懸掛簧、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門、相機(jī)快門等不同用途的彈簧鋼絲。

綜上所述，碳素彈簧鋼絲的標(biāo)準(zhǔn)、分類和等級(jí)劃分都是根據(jù)其制造工藝、力學(xué)性能和用途需求來確定的。

碳素彈簧鋼絲的選擇與使用

碳素彈簧鋼絲的選擇與使用需考慮其分級(jí)、應(yīng)用領(lǐng)域、力學(xué)性能以及具體規(guī)格。

一、分級(jí)與應(yīng)用領(lǐng)域

碳素彈簧鋼絲分為高、中、低三級(jí)，各級(jí)別在強(qiáng)度、耐磨性等方面存在差異，適用于不同領(lǐng)域。高級(jí)碳素彈簧鋼絲具有較高的強(qiáng)度和耐磨性，適用于承受較大負(fù)荷和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，如汽車、航空航天、石油化工等領(lǐng)域。中級(jí)碳素彈簧鋼絲在強(qiáng)度和耐磨性方面介于高級(jí)和低級(jí)之間，適用于一般機(jī)械和設(shè)備。低級(jí)碳素彈簧鋼絲則適用于負(fù)荷較小、對(duì)性能要求不高的場(chǎng)合。

二、力學(xué)性能

碳素彈簧鋼絲的力學(xué)性能是其選擇的關(guān)鍵。根據(jù)GB/T4357或GB/T4358等標(biāo)準(zhǔn)，鋼絲的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性極限等指標(biāo)需滿足特定要求。例如，B級(jí)鋼絲適用于低應(yīng)力彈簧，C級(jí)適用于中等應(yīng)力彈簧，D級(jí)或F、G組鋼絲則適用于高應(yīng)力或高疲勞壽命的動(dòng)態(tài)彈簧。

三、具體規(guī)格

碳素彈簧鋼絲的規(guī)格包括直徑、盤重、力學(xué)性能等。在選擇時(shí)，需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求來確定合適的規(guī)格。例如，直徑較小的鋼絲適用于精密機(jī)械和電子設(shè)備，而直徑較大的鋼絲則適用于承受較大負(fù)荷的場(chǎng)合。此外，盤重的選擇也需考慮運(yùn)輸和儲(chǔ)存的便利性。

四、使用注意事項(xiàng)

在使用碳素彈簧鋼絲時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：首先，確保鋼絲的表面質(zhì)量良好，無裂紋、銹蝕等缺陷；其次，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的安裝方式和固定方法；最后，定期檢查和維護(hù)彈簧，確保其性能穩(wěn)定可靠。

綜上所述，碳素彈簧鋼絲的選擇與使用需綜合考慮其分級(jí)、應(yīng)用領(lǐng)域、力學(xué)性能以及具體規(guī)格等多個(gè)因素，以確保滿足使用需求并延長(zhǎng)使用壽命。