SWRH 82B彈簧鋼絲

1、【82B】屬于高碳鋼，82代表的是它的含碳量為0.82% ，B代表等級。一般制作高碳鋼絲，又稱為琴鋼絲。硬度范圍是41-60B之間。82B鋼絲是經(jīng)鉛浴淬火后冷拉而成，具有非常高的強度極限和彈性極限，是廣泛應用的小彈簧材料。鋼絲的質(zhì)量、性能要求嚴格，除拉伸試驗外，還需作扭轉(zhuǎn)、腐蝕、銳碳等試驗。按用途可分為制造各種重要彈簧、各種高應力機械彈簧及閥門彈簧所用的琴鋼絲。82B鋼的各組分的含量如下：C：0.80-0.85；Si：0.12-0.32；Mn：0.3-0.6；P：0.025以下；S：0.025以下；Cu：0.2以下。SWRH82B線材材質(zhì)的特點SWRH82B線材經(jīng)拉拔、絞線制作預應力鋼絞線，廣

2、泛用于高層建筑、大跨度橋梁、水利設施等重點工程。為此，要求所用的原料高碳鋼線材應具有穩(wěn)定的化學成分、純凈的鋼質(zhì)、優(yōu)良的力學性能。由于對其質(zhì)量要求職高，而其生產(chǎn)工藝難度大。在國內(nèi)只有少數(shù)幾個鋼廠（寶鋼、包鋼、武鋼等）生產(chǎn)（面且采用模鑄的方法生產(chǎn)或連鑄大方坯二次開坯生產(chǎn)），目前該產(chǎn)品仍需大量進口。國家西部大開發(fā)、國家高等級公路的迅猛發(fā)展、2008年奧運會在北京的召開等等一大批國家重點工程的相繼建設，市場對鋼絞線的需求量一定會越求越大，目前，一大批鋼絞線生產(chǎn)廠出現(xiàn)供不應求的局面，因此SWRH82B鋼的市場前景非常廣闊。彈簧鋼絲的標準及用途    摘要我國彈簧綱

3、絲標準是參照ISO和JIS制訂的，本文以ISO和JIS為依據(jù)，分析了彈簧綱絲現(xiàn)行國家標準和行業(yè)標準的適用范圍，各組別之間隱含的的差別，對彈簧鋼絲的生產(chǎn)和使用都有參考價值。關(guān)鍵詞彈簧鋼絲、標準、適用范圍彈簧是機械行業(yè)和日常生活中最常用的零件。彈簧在彈性范圍內(nèi)使用，卸載后應回復到原來位置，希望塑性變形越小越好，因此鋼絲應具有高的彈性極限，屈服強度和抗拉強度。屈強比越高，彈性極限就越接近抗拉強度，因而越能提高強度利用率，制成的彈簧彈力越強。彈簧依靠彈性變形吸收沖擊能量，所以彈簧鋼絲不一定要有很高的塑性，但起碼要有能承受彈簧成型的塑性，以及足夠的能承受沖擊能量的韌性。彈簧通常在交變應力作用下長期工作，

4、因此要有很高的疲勞極限，以及良好的抗蠕變和抗松弛性能。在特定環(huán)境中使用的彈簧，對鋼絲還會有一些特殊要求，例如：在腐蝕介質(zhì)中使用的彈簧，必須有良好的抗腐蝕性能。精密儀器中使用的彈簧，應具有長期穩(wěn)定性和靈敏性，溫度系數(shù)要低，品質(zhì)因素要高，后效作用要小，彈性模量要恒定。在高溫條件下工作的彈簧，要求在高溫時仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性能等。此外，還應考慮彈簧鋼絲的成形工藝和熱處理工藝。冷拉彈簧鋼絲和油淬火回火彈簧鋼絲都以供貨狀態(tài)鋼絲直接繞制彈簧，彈簧成形后經(jīng)消除應力處理直接使用。冷拉彈簧鋼絲的抗拉強度要略高于油淬火回火鋼絲。大規(guī)格冷拉鋼絲彈力太大，繞制彈簧很困難，所以冷拉彈簧鋼絲使用規(guī)格一般

5、小于8.0mm，油淬火回火鋼絲使用規(guī)格一般小于13.0mm。實際上直徑13.0mm彈簧多選用輕拉狀態(tài)彈簧鋼絲，冷拉繞制成形后再淬回火使用。直徑15.0mm以上鋼絲大多采用加熱繞制工藝制簧。彈簧根據(jù)運行狀態(tài)可分為靜態(tài)簧和動態(tài)簧。靜態(tài)彈簧指服役期振動次數(shù)有限的彈簧，如安全閥彈簧，彈簧墊，秤盤彈簧，定載荷彈簧，機械彈簧，手表游絲等。動態(tài)彈簧指服役期振動次數(shù)達1×106次以上的彈簧，如發(fā)動機閥門彈簧，車輛懸掛簧，防震彈簧，聯(lián)軸器彈簧，電梯緩沖彈簧等。靜態(tài)彈簧選材時主要考慮抗拉強度和穩(wěn)定性，動態(tài)彈簧選材時主要考慮疲勞，松弛及共振性能。彈簧根據(jù)負荷狀況可分為輕載荷、一般載荷和重載荷三種狀態(tài)。輕載

6、荷指承受靜態(tài)應力，應力較低，變形量較小的彈簧，如安全裝置用彈簧，吸收振動用彈簧等。設計使用壽命103104次。一般載荷指設計壽命105106次，在振動頻率300次/min條件下使用的普通彈簧。在許用應力范圍內(nèi)，壽命保證1×106次，載荷應力越低，壽命越長。重載荷指長時間工作、振動頻繁的彈簧。如閥門彈簧，空氣錘、壓力機、液壓控制器彈簧，其載荷較高，常常在低于許用應力10%左右使用，使用壽命大于1×106次，通常為107次。彈簧選材的原則是：首先滿足功能要求，其次是強度要求，最后才考慮經(jīng)濟性。碳素彈簧鋼是彈簧鋼中用途廣泛，用量最大的鋼類。鋼中含0.60%0.90%的碳和0.3%

7、1.20%的錳，不再添加其它合金元素，使用成本相對較低。碳素彈簧鋼絲經(jīng)適當?shù)募庸せ驘崽幚?，可以獲得很高的抗拉強度，足夠的韌性和良好的疲勞壽命。但碳素鋼絲的淬透性低，抗松弛性能和耐蝕性能差，彈性模量的溫度系數(shù)較大(高達300×10-6/)，適用于制造截面較小，工作溫度較低(120>)的彈簧。合金彈簧鋼一般含0.45%0.70%的碳和一定量的Si，Mn，Cr，V，W及B等合金元素。合金元素的加入改善彈簧鋼的抗松弛性能，提高鋼的韌性，同時顯著提高鋼的淬透性和使用溫度，適用于制造較大截面，較高溫度下使用的彈簧。國內(nèi)外彈簧鋼常用牌號對照如表1。表1國內(nèi)外彈簧鋼常用牌號對照表2彈簧鋼絲標準

8、、適用范圍及工藝特點我國彈簧鋼絲標準是參照ISO和JIS標準，分鋼類制定的?，F(xiàn)行國家及行業(yè)推薦標準包括碳素彈簧鋼絲標準6個，合金彈簧鋼絲標準4個，標準明細如表2。表2彈簧鋼絲標準明細      2.1碳素彈簧鋼絲標準、適用范圍及工藝特點碳素彈簧鋼絲現(xiàn)行國家和行業(yè)推薦標準分兩種類型：一類是冷變形強化鋼絲，又稱冷拉彈簧鋼絲。冷拉碳素彈簧鋼絲首先經(jīng)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，鋼絲組織呈纖維狀，有很高的抗拉強度和彈性極限，良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能。冷拉彈簧鋼絲尺寸精度高，表面光潔，無氧化和脫碳缺陷，疲勞壽命

9、比較穩(wěn)定，是使用最廣泛的彈簧鋼絲。碳素彈簧鋼絲的另一類型是馬氏體強化鋼絲，又稱油淬火回火鋼絲。碳素鋼絲通過淬回火處理，可獲得良好的綜合力學性能，當鋼絲規(guī)格較小時（2.0mm），油淬火回火鋼絲的各項強度指標比索氏體化處理后冷拉鋼絲要低。當鋼絲規(guī)格較大時（6.0mm）索氏體化的鋼絲不可能采用很大減面率來獲得所要求的強度指標，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性能。在抗拉強度相同條件下，馬氏體強化鋼絲比冷變形強化鋼絲具有更高的彈性極限。冷拉鋼絲金相組織呈纖維狀，各向異性明顯，油淬火回火鋼絲金相組織為均勻的回火馬氏體，幾乎是各向同性的。同時油淬火回火鋼絲的抗松弛性能優(yōu)于冷拉鋼絲，使

10、用溫度（150190）也高于冷拉鋼絲（120）。近年來中大規(guī)格油淬火、回火鋼絲大有取代冷拉鋼絲趨勢。下面按標準介紹各類碳素彈簧鋼絲的應用范圍及工藝特點。（1）YB/T5220-93非機械彈簧用碳素彈簧鋼絲該標準適用于沙發(fā)墊簧，座墊，靠背拉簧，卡簧，夾簧等非機械彈簧用碳素彈簧鋼絲。標準按抗拉強度要求不同將鋼絲分成A1，A2，A3A9九個組別，每個組別鋼絲不分規(guī)格大小按一個強度范圍供貨，抗拉強度偏差200Mpa。A1，A2和A3組用于制造較低應力彈簧。A3，A4和A5用于制造一般應力彈簧。A7，A8和A9用于制造較高應力彈簧。床墊簧一般選用A3和A4組別。從使用狀態(tài)分析，該標準鋼絲基本屬于靜態(tài)簧，

11、成品鋼絲僅考核抗拉強度、纏繞和單次彎曲三項性能，詳見表3。表3YB/T5220-93非機械彈簧用碳素彈簧鋼絲   說明：4.0mm鋼絲在2d芯棒上纏繞兩圈無裂紋或折斷。4.0mm鋼絲進行彎曲試驗，試樣沿R=10mm圓弧向不同方向彎曲90o，彎曲處不得有裂紋或折斷。A1-A3組鋼絲一般選用4570鋼，A3A6組選用65Mn或70鋼，A7A9組鋼絲選用70或T8MnA（82B）生產(chǎn)。由于按該標準供貨的鋼絲基本用于制作靜態(tài)彈簧，對疲勞壽命的要求相對寬松，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。同時允許選用轉(zhuǎn)爐鎮(zhèn)靜鋼作為原料。(2)G

12、B/T4357-89碳素彈簧鋼絲該標準是冷拉碳素彈簧鋼絲的通用標準，主要用于制作在各種應力狀態(tài)下工作的靜態(tài)彈簧。根據(jù)彈簧工作應力狀態(tài)鋼絲可分三個級別供貨：B級用于低應力彈簧，C級用于中等應力彈簧，D級用于高應力彈簧。成品鋼絲考核抗拉強度、扭轉(zhuǎn)、纏繞和彎曲四項性能，常見規(guī)格的力學性能如表4。表4GB/T4357-89碳素彈簧鋼絲       說明:4.0mm的D級鋼絲和6.0mm的B級、C級鋼絲在等于鋼絲直徑的芯棒上纏繞2圈、纏繞后的試樣表面不得產(chǎn)生裂紋和斷裂。4.0mm的D級鋼絲在2倍鋼絲直徑的芯棒上纏繞2圈，纏繞后的試樣表

13、面不得產(chǎn)生裂紋和斷裂。6.00mm的鋼絲應進行彎曲檢驗，試樣沿R=10mm圓弧向不同方向彎曲900，彎曲后不得產(chǎn)生裂紋和斷裂。B級和C級鋼絲一般選用70（67A、72A）或65Mn（67B），D級選用T9XtA和T8MnA（82B）生產(chǎn)。本標準鋼絲主要用于制作靜態(tài)機械彈簧，其服役期振動頻次要高于非機械彈簧，對疲勞壽命有一定的要求，成品也增加扭轉(zhuǎn)性能的考核。因此對鋼絲用盤條應采用電爐或電爐+爐外精煉法冶煉，盤條中P0.030%、S0.020%等。成品鋼絲顯微組織中如含有游離鐵素體，會降低彈簧疲勞壽命，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。按此標準供

14、應的鋼絲原則上成前應經(jīng)鉛浴處理，消除游離鐵素體組織，成品鋼絲顯微組織應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準供貨的鋼絲，主要用于制作在各種應力狀態(tài)下工作的動態(tài)彈簧。根據(jù)彈簧工作應力狀態(tài)，鋼絲分3個組別供貨：E組適用于中等應力動態(tài)彈簧，F(xiàn)組適用于高應力動態(tài)彈簧，G組適用于高疲勞壽命的動態(tài)彈簧。成品鋼絲考核抗拉強度，扭轉(zhuǎn)，纏繞，彎曲和脫碳五項性能指標，常見規(guī)格的力學性能如表5。由于按該標準供貨的鋼絲用于制作中、高應力狀態(tài)下工作的動態(tài)彈簧，成品鋼絲除保持高的彈性極限和良好的韌性指標外，還必須考慮到疲勞極限和彈簧的疲勞壽命。為此，對鋼的純凈度，非金屬夾雜含量和

15、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，對盤條的化學成分有更高的要求：P0.025%、S0.020%，Cr0.10%、Ni0.15%（0.12%）、Cu0.20%。實際生產(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Mn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，會較大幅度地降低疲勞壽命，按該標準供貨的鋼絲，成前

16、必須進行鉛淬火處理。G組鋼絲用于制作在劇烈振動狀態(tài)下工作的閥門彈簧，對疲勞壽命要求極高，所以選用韌性更好的65Mn盤條，抗拉強度雖有所下降，但疲勞壽命更有保證。鋼絲表面脫碳，形成鐵素體組織嚴重影響疲勞性能，標準對G組鋼絲增加脫碳層檢驗，規(guī)定總脫碳層深度不得大于1.0%d，但對較大規(guī)格鋼絲（4.0mm）受減面率限制，由熱軋盤條帶來的脫碳層很難徹底消除，標準補充規(guī)定："征得需方同意，可供應脫碳層不超直徑1.5%d的鋼絲"。表5GB/T4358-1995重要用途碳素彈簧鋼絲      說明:4.0mm的鋼絲在等于鋼絲直徑

17、的芯棒上、4.0mm鋼絲在2倍鋼絲直徑的芯棒上纏繞5圈，不得有裂紋或折斷。1.0mm鋼絲進行彎曲試驗，試樣沿R圓弧向不同方向彎曲900，彎曲處不得有裂紋或折斷，4.0mm，R=5mm；4.0mm，R=10mm。G組鋼絲脫碳層1.0d%。(4)GJB1497-92特殊用途碳素彈簧鋼絲規(guī)范在某些特定場合，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這種需要的標準。該標準規(guī)定鋼絲分甲、乙、丙3組供貨。丙組適應于較高應力彈簧，乙組適應于高應力彈簧，甲組適用于超高應力彈簧。標準推

18、薦鋼絲采用T9A，T10A和T8MnA制造。實際上鋼絲抗拉強度隨碳含量增高而上升，扭轉(zhuǎn)性能（韌性指標）隨碳含量上升而下降，綜合考慮，遼寧特殊鋼集團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度、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)斷口、纏繞、抗拉強度均勻性和尺寸均勻性六項性能指標，常見規(guī)格的力學性能如表6。應該指出鋼絲的超高抗拉強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單，對疲勞壽命要求不很高的彈簧，該標準不宜推廣使用。表6GJB1497-92特殊用途碳素彈簧鋼絲規(guī)范說明:4.0mm的鋼絲在等于鋼絲直徑的芯棒上、4.0mm鋼絲在2倍鋼絲直徑的芯棒上纏繞5圈，不得有裂紋或折

19、斷。1.0mm鋼絲進行彎曲試驗，試樣沿R圓弧向不同方向彎曲900，彎曲處不得有裂紋或折斷，4.0mm，R=5mm；4.0mm，R=10mm。G組鋼絲脫碳層1.0d%。(4)GJB1497-92特殊用途碳素彈簧鋼絲規(guī)范在某些特定場合，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這種需要的標準。該標準規(guī)定鋼絲分甲、乙、丙3組供貨。丙組適應于較高應力彈簧，乙組適應于高應力彈簧，甲組適用于超高應力彈簧。標準推薦鋼絲采用T9A，T10A和T8MnA制造。實際上鋼絲抗拉強度隨碳含量

20、增高而上升，扭轉(zhuǎn)性能（韌性指標）隨碳含量上升而下降，綜合考慮，遼寧特殊鋼集團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度、扭轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)斷口、纏繞、抗拉強度均勻性和尺寸均勻性六項性能指標，常見規(guī)格的力學性能如表6。應該指出鋼絲的超高抗拉強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單，對疲勞壽命要求不很高的彈簧，該標準不宜推廣使用。表6GJB1497-92特殊用途碳素彈簧鋼絲規(guī)范 說明：每盤鋼絲兩端抗拉強度差不得大于100Mpa。鋼絲扭轉(zhuǎn)時，在規(guī)定扭轉(zhuǎn)次數(shù)以內(nèi)不得有肉眼可見的裂紋和分層。鋼絲進行纏繞試驗，鋼絲繞芯棒纏繞15圈后不得折斷和破裂。

21、芯棒直徑等于鋼絲直徑。(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，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，所以標準規(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度和彈性極限低于冷拉鋼絲。但大規(guī)格鋼絲（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度。即使在抗拉強度相同條件

22、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力松弛性能比冷拉鋼絲好得多，工作溫度更高（150170），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，纏繞彈簧時成形性能更好。因此工業(yè)發(fā)達國家大規(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)系相當于GB/T4358-1995與GB/T4357-89的關(guān)系。前者用于制作動態(tài)彈簧，后者是通用標準，主要用于制作靜態(tài)彈簧。由于動態(tài)

23、油淬火回火彈簧對組織均勻性要求更嚴格，碳素鋼淬透性有限，YB/T5102規(guī)定供貨規(guī)格更?。ㄖ睆?.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/T4358-1995G組相當，這里不再贅述。2.2合金彈簧鋼絲標準、適用范圍及工藝特點我國合金彈簧鋼絲分三類，合金彈簧鋼絲，油淬火回火硅錳彈簧鋼絲，閥門用油淬火回火鉻硅合金彈簧鋼絲，從發(fā)達國家合金彈簧使用現(xiàn)狀來看，油淬火回火鋼絲所占比例越來越大，日本工業(yè)標準（JIS）規(guī)定，合金彈簧鋼絲全部以油淬火回火狀態(tài)供貨。(1)GB/T5218-1999合金彈簧鋼絲該標準將原GB5218-85硅錳彈簧鋼絲、GB5219-85鉻釩彈簧鋼絲和GB5221-85鉻硅彈簧鋼絲三個標準合并成一個標準。標準適用于制作高、中應力彈簧用合金彈簧鋼絲，鋼絲纏簧成形后需經(jīng)淬火回火處理才能使用。標準列出60Si2MnA、50CrVA和55CrSiA三個鋼號，同時規(guī)定根據(jù)需方要求，可以供應其它牌號鋼絲。鋼絲一般按冷拉狀態(tài)交貨，成品直徑5.0mm檢驗抗拉強度