研究進展


傳統彈簧鋼的強度水平難以滿足現代工業發展的要求，眾所周知，彈簧鋼力學性能在材料質量保證的前提下取決于熱處理工藝，而熱處理工藝也應根據所用材料來決定，彈簧鋼高強度化的一個重要途徑是充分發揮合金元素的作用，達到最佳合金化效果。






碳素彈簧鋼


碳素彈簧鋼的碳含量（質量分數）一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量（質量分數）(0.50%~0.80%）如65、70、85和較高錳含量（質量分數）(0.90~1.20%），如65Mn兩類。
合金彈簧鋼


合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎上，通過適當加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能，以滿足制造各種彈簧所需性能的鋼。
合金彈簧鋼的基本組成系列有，硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎上，有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。
此外，還從其他鋼類，如優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼，選擇一些牌號作為彈簧用鋼。
按照生產加工方法分類
⒈熱軋（鍛）鋼材包括熱軋軋圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼板，鍛制圓鋼、方鋼。
⒉冷拉（軋）鋼材包括鋼絲、鋼帶、冷拉材（冷拉圓鋼）。
按照鋼材交貨狀態分類
⒈熱軋（鍛）鋼材
A.以熱軋（鍛）狀態交貨鋼材經熱成形制成彈簧，然后進行淬火和回火處理。
B.以退火狀態交貨鋼材經冷成形制成彈簧，然后進行淬火和回火處理。
以上均應符合相應的交貨狀態硬度的規定。
⒉冷拉（軋）鋼材
A.鋼絲
①鹽浴等溫淬火冷拉鋼絲（又稱派登脫處理冷拉鋼絲）鋼絲制成彈簧后只需進行低溫回火，以消除應力。
②油淬火和回火鋼絲冷拉成所需尺寸后，進行連續加熱、連續油淬火和鉛回火。鋼絲制成彈簧后只需進行底溫火，以消除應力。
③冷拉鋼絲（即不經淬火和回火處理的鋼絲）
a.以冷拉狀態交貨。
b.以退火、正火或回火處理狀態交貨。
以上兩種狀態交貨的鋼絲制成彈簧后均需進行淬火和回火處理。
B.鋼帶
①冷軋狀態交貨制成彈簧后需進行低溫回火，以消除應力。
②淬火和回火狀態交貨制成彈簧后需進行低溫回火，以削除應力。
③退火火狀態交貨制成彈簧后需進行淬火和回火處理
C.冷拉鋼材
以退火狀態交貨鋼材經冷成形制成彈簧，然后進行淬火和回火處理。
其他分類方法
除以上所述外，還有一些其他分類方法，例如：
按交貨條件要求不同可分為按化學成分（力學性能）交貨和按淬透性交貨。
按彈簧工作條件可分為承受靜載荷彈簧鋼、承受沖擊載荷彈簧鋼、耐高（低）溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。






熱處理


彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限，一般在淬火+中溫回火的狀態下使用，以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術對彈簧內在質量有著至關重要的影響。因此，如何進一步提高彈簧疲勞壽命，需進一步研究，尤其是化學表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產生重要影響。為進一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應力、提高疲勞壽命，氣門彈簧成形后，要進一步經過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，然后經噴丸強化。例如，日本將f4mm的si－cr油淬鋼絲經450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經400℃×15min中溫回火進行對比，其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入，不僅消除了脫碳的不良影響，而且還提高了殘余壓應力，同時經滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高，150℃時的變形量為0.2%（規定值為0.5%），250℃的變形量為0.56%，提高了氣門彈簧的熱穩定性和抗松弛穩定性，但滲氮和液體碳氮共滲時間應嚴格控制，否則會形成網狀硫化物和網狀氮化物，反而會降低其疲勞強度。