碳素弹簧钢丝
中文名：碳素弹簧钢丝,碳钢丝 牌号：65#、70#、65Mn、82B、72A、72B。
外文名：Carbon spring steel wire
线径:Φ0.1mm-Φ6.50mm.
特点:是可塑性低，弹性强，
用途：用于席梦思床、汽车及各种靠垫、机械制造、文具电动工具、扭簧用、拉簧用、电器设备等行业的产品
碳素弹簧钢丝是用于席梦思床、汽车及各种靠垫、机械制造、文具电动工具、扭簧用、拉簧用、电器设备等行业的产品，多采用材质为65#,70#、65Mn、82B、72A、72B钢丝，特点是可塑性低，弹性强，抗应力能力强。
碳素弹簧钢丝应具有高的抗拉强度、弹性极限、韧性和疲劳强度，并耐冲击和振动。确保强度和韧性指标特别是防止扭转裂纹的产生是生产弹簧钢丝的关键。盘条的内在质量和表面质量都直接影响钢丝的性能。碳素弹簧钢丝用高碳优质碳素结构钢或碳素工具钢盘条制造，须根据弹簧的用途严格控制其化学成分、气体含量和非金属夹杂。为了减少表面缺陷和脱碳层，对生产盘条的钢坯要进行表面研磨，必要时还要进行剥皮。盘条要进行正火或索氏体化处理，规格大的用球化退火代替。中间特别是成品拔程前的热处理广泛采用索氏体化处理。热处理时要防止脱碳。热处理后采用硫酸或盐酸酸洗以清除氧化铁皮。涂层（见润滑载体）可采用蘸石灰、磷化、硼砂处理或镀铜。成品拔程的拉拔工艺对产品性能的影响很大，一般采用90%左右的较大的总减面率（见面积减缩率）和较小的道次减面率（约≤23%），以保证产品的韧性。对于高强度弹簧钢丝，拉拔时应控制各道次钢丝的出口温度低于150℃，防止钢丝因产生应变时效而出现扭转裂纹，这是造成钢丝报废的主要缺陷。为此，拉拔时必须有良好的润滑和充分的冷却，采用较小的道次减面率和拉拔速度有助于减少钢丝的温升。拉拔后钢丝内存在较大的残余应力，影响其性能，可采用在线矫直或低温 （180～370℃） 加热等措施加以消除。
合金弹簧钢丝用硅锰、铬钒等合金弹簧钢制造。盘条的软化采用不完全退火。热处理时要防止脱碳，对含硅弹簧钢盘条还要防止石墨碳的析出。半成品的热处理采用再结晶退火。酸洗、涂层工艺与生产碳素弹簧钢丝相近。按需要，硅锰弹簧钢丝有冷拉、退火、正火、高温回火、银亮及油淬火—回火等不同的交货状态；铬钒弹簧钢丝有冷拉、退火、银亮等交货状态。一般合金弹簧钢丝在绕成弹簧后，须经淬火和中温回火后才可使用。
调质弹簧钢丝主要有油淬火—回火碳素弹簧钢丝和硅锰合金弹簧钢丝，阀门用油淬火—回火碳素弹簧钢丝和铬硅合金弹簧钢丝。弹簧钢丝拉拔后进行油淬火—回火调质处理的目的是使钢丝具有较高的弹性极限和屈强比以及良好的韧性和耐疲劳性能。用淬火—回火钢丝制作的弹簧，几何形状和力学性能稳定、负荷波动小，可在低于回火温度下加热以消除绕制时产生的残余应力。
下面按标准介绍各类碳素弹簧钢丝的应用范围及工艺特点。
（1）YB/T5220-93 《非机械弹簧用碳素弹簧钢丝》
该标准适用于沙发垫簧，座垫，靠背拉簧，卡簧，夹簧等非机械弹簧用碳素弹簧钢丝。标准按抗拉强度要求不同将钢丝分成A1，A2，A3…A9九个组别，每个组别钢丝不分规格大小按一个强度范围供货，抗拉强度偏差≤200Mpa。A1，A2和A3组用于制造较低应力弹簧。A3，A4和A5用于制造一般应力弹簧。A7，A8和A9用于制造较高应力弹簧。床垫簧一般选用A3和A4组别。
A1-A3组钢丝一般选用45～70钢，A3～A6组选用65Mn或70钢，A7～A9组钢丝选用70或T8MnA（82B）生产。由于按该标准供货的钢丝基本用于制作静态弹簧，对疲劳寿命的要求相对宽松，钢丝可以采用控轧控冷盘条直接拉拔成品。钢丝成前热处理也可以用正火代替铅浴处理。同时允许选用转炉镇静钢作为原料。
（2）GB/T4357-89 《碳素弹簧钢丝》
该标准是冷拉碳素弹簧钢丝的通用标准，主要用于制作在各种应力状态下工作的静态弹簧。根据弹簧工作应力状态钢丝可分三个级别供货：B级用于低应力弹簧，C级用于中等应力弹簧，D级用于高应力弹簧。成品钢丝考核抗拉强度、扭转、缠绕和弯曲四项性能。
本标准钢丝主要用于制作静态机械弹簧，其服役期振动频次要高于非机械弹簧，对疲劳寿命有一定的要求，成品也增加扭转性能的考核。因此对钢丝用盘条应采用电炉或电炉+炉外精炼法冶炼，盘条中P≤0.030%、S≤0.020%等。成品钢丝显微组织中如含有游离铁素体，会降低弹簧疲劳寿命，而控轧控冷盘条中一般均存有5%～1.5%的游离铁素体，一般不宜采用盘条直接生产成品钢丝。按此标准供应的钢丝原则上成前应经铅浴处理，消除游离铁素体组织，成品钢丝显微组织应为纤维化索氏体组织。
（3）GB/T4358-1995《重要用途碳素弹簧钢丝》
按该标准供货的钢丝，主要用于制作在各种应力状态下工作的动态弹簧。根据弹簧工作应力状态，钢丝分3个组别供货：E组适用于中等应力动态弹簧，F组适用于高应力动态弹簧，G组适用于高疲劳寿命的动态弹簧。成品钢丝考核抗拉强度，扭转，缠绕，弯曲和脱碳五项性能指标。
由于按该标准供货的钢丝用于制作中、高应力状态下工作的动态弹簧，成品钢丝除保持高的弹性极限和良好的韧性指标外，还必须考虑到疲劳极限和弹簧的疲劳寿命。为此，对钢的纯净度，非金属夹杂含量和气体含量，铁素体含量及表面脱碳程度有更高的要求。钢丝用盘条必须采用电炉+炉外精炼法冶炼，对盘条的化学成分有更高的要求：P≤0.025%、S≤0.020%，Cr ≤0.10%、Ni≤0.15%（0.12%）、Cu≤0.20%。实际生产中为提高疲劳寿命往往将Mn控制在高限，E组选用70或70Mn（72B），F组选用T8MnA或T9RtA，G组选用65Mn（Mn可调整到0.9-1.2%）或67B。降低钢中P、S含量，提高Mn含量和采用炉外精炼的目的是：消减钢中非金属夹杂含量，改善夹杂物形态和降低气体含量，提高疲劳极限和疲劳寿命。如果钢丝显微组织中含有游离铁素体，会较大幅度地降低疲劳寿命，按该标准供货的钢丝，成前必须进行铅淬火处理。
G组钢丝用于制作在剧烈振动状态下工作的阀门弹簧，对疲劳寿命要求极高，所以选用韧性更好的65Mn盘条，抗拉强度虽有所下降，但疲劳寿命更有保证。钢丝表面脱碳，形成铁素体组织严重影响疲劳性能，标准对G组钢丝增加脱碳层检验，规定总脱碳层深度不得大于1.0%d，但对较大规格钢丝（大于Φ4.0mm）受减面率限制，由热轧盘条带来的脱碳层很难彻底消除，标准补充规定："征得需方同意，可供应脱碳层不超直径1.5%d的钢丝"。
（4）GJB1497-92 《特殊用途碳素弹簧钢丝规范》
在某些特定场合，需要弹簧具有超出常规要求的弹力，如枪械弹簧，为便于携带和使用，弹簧所占的空间很小，弹力要足够大，必须选用抗拉强度特高，韧性较好的钢丝来制作弹簧,《特殊用途碳素弹簧钢丝》就适应这种需要的标准。
该标准规定钢丝分甲、乙、丙3组供货。丙组适应于较高应力弹簧，乙组适应于高应力弹簧，甲组适用于超高应力弹簧。标准推荐钢丝采用T9A，T10A和T8MnA制造。实际上钢丝抗拉强度随碳含量增高而上升，扭转性能（韧性指标）随碳含量上升而下降，综合考虑，辽宁特殊钢集团大连三大钢丝公司选用加稀土的T9A钢丝生产甲、乙、丙组钢丝。成品钢丝考核抗拉强度、扭转、扭转断口、缠绕、抗拉强度均匀性和尺寸均匀性六项性能指标，常见规格的力学性能如表6。
应该指出钢丝的超高抗拉强度是以牺牲部分塑性和疲劳寿命换来的，只适用于制作形状简单，对疲劳寿命要求不很高的弹簧，该标准不宜推广使用。
（5）YB/T5103-93 油淬火-回火碳素弹簧钢丝
油淬火、回火钢丝先将钢丝生产到成品尺寸，然后再进行油淬火回火处理，以回火马氏体组织交货。组织均匀性是决定油淬火回火钢丝性能的重要指标，因碳素弹簧钢丝淬透性有限，规格太大的钢丝油淬火回火后芯部不能完全转变为马氏体，所以标准规定油淬火回火碳素弹簧钢丝供货直径小于12.0mm。
与冷拉碳素弹簧钢丝相比，直径≤2.0mm的油淬火回火钢丝抗拉强度和弹性极限低于冷拉钢丝。但大规格钢丝（Φ≥6.0mm）索氏体处理后，不可能采用大减面率拉拔获得高的抗拉强度，而油淬火回火钢丝只要完全淬透，就可以获得比冷拉钢丝更高的抗拉强度。即使在抗拉强度相同条件下，油淬火回火钢丝的弹性极限也高与冷拉钢丝。
冷拉弹簧钢丝的各向异性明显，而油淬火回火钢丝几乎各相同性。油淬火回火钢丝的疲劳寿及抗应力松弛性能比冷拉钢丝好得多，工作温度更高（150～170℃），抗蠕变性能更好。另外油淬火回火钢丝直条度好，打开盘卷后钢丝弹直，几乎无弯曲，缠绕弹簧时成形性能更好。因此工业发达国家大规格油淬火回火碳素弹簧钢丝几乎取代了冷拉碳素弹簧钢丝。
（6）YB/T5102-93《阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝》
YB/T5102-93与YB/T5103-93的关系相当于GB/T4358-1995与GB/T4357-89的关系。前者用于制作动态弹簧，后者是通用标准，主要用于制作静态弹簧。由于动态油淬火回火弹簧对组织均匀性要求更严格，碳素钢淬透性有限，YB/T5102规定供货规格更小（直径≤6.0mm）。
阀门用油淬火回火碳素钢丝使用范围和质量控制要求基本与GB/T4358-1995 G组相当。
65MN化学成分
碳 (C): 0.62%～0.70%
硅 (Si): 0.17%～0.37%
锰 (Mn): 0.90%～1.20%
磷 (P): ≤0.035%
硫 (S): ≤0.035%
性能特点:
力学性能: 经过适当的热处理后，65Mn具有较高的强度和韧性，以及良好的弹性。
耐磨性: 由于锰元素的加入，提高了材料的耐磨性，适合制作需要长期承受摩擦的部件。
耐蚀性: 相对于普通碳钢，65Mn具有较好的耐腐蚀性能。
加工性: 便于冷加工和热处理，易于成型。
热处理敏感性: 有一定的过热敏感性和回火脆性，热处理工艺需精确控制。
简介
碳素弹簧钢丝
碳素弹簧钢丝的应用领域
碳素弹簧钢丝广泛应用于汽车、机械制造、电子产品、体育用械、文具电动工具、电器设备等多个领域。
具体来说，碳素弹簧钢丝在汽车行业中用于制造各种弹簧，如悬挂弹簧、减震弹簧等，以确保汽车的舒适性和安全性；在机械制造领域，它用于制造各种机械零部件，如拉杆、连接件、支架等，为机械设备提供稳定的支撑和连接；在电子产品中，碳素弹簧钢丝也发挥着重要作用，如用于制造电子产品的内部连接件和弹簧部件；此外，它还被用于体育用械的制造，如健身器材的弹簧部分；在文具电动工具中，碳素弹簧钢丝用于制造各种弹簧，以确保工具的灵活性和耐用性；在电器设备中，它则用于制造电器的内部弹簧部件，如开关弹簧等。
不仅如此，碳素弹簧钢丝在建筑工地也被广泛用于加固和固定建筑材料，其强度和韧性使其成为工地上的明星产品；在园艺和家庭装饰中，它也被用作搭建葡萄架或晾衣架等材料，展现出其多样化的应用场景。
碳素弹簧钢丝的标准与分类
碳素弹簧钢丝的标准主要参考GB/T 4357，分类上可以分为冷变形强化钢丝（冷拉弹簧钢丝）和马氏体强化钢丝（油淬火回火钢丝），同时根据强度和用途的不同，还可以进一步细分等极。
碳素弹簧钢丝的标准主要遵循GB/T 4357。其中，GB/T 4357-2009是冷拉碳素弹簧钢丝的现行标准，规定了钢丝的尺寸、形态、允许偏差等要求，以确保钢丝的质量和性能。
在分类上，碳素弹簧钢丝主要分为两种类型：冷变形强化钢丝（冷拉弹簧钢丝）和马氏体强化钢丝（油淬火回火钢丝）。冷拉弹簧钢丝经过铅淬火处理获得索氏体组织，然后表面磷化，以很大减面率拉拔到成品尺寸，具有很高的抗拉强度和弹性极限，良好的弯曲和扭转性能，尺寸精度高，表面光洁，无氧化和脱碳缺陷，疲劳寿命稳定，是使用最广的弹簧钢丝。而油淬火回火钢丝通过淬回火处理，可获得良好的综合力学性能，在抗拉强度相同条件下，比冷变形强化钢丝具有高的弹性极限，且抗松弛性能优于冷拉钢丝，使用温度也高于冷拉钢丝。
此外，根据强度和用途的不同，碳素弹簧钢丝还可以进一步细分为不同的等级。例如，根据GB/T4357-89标准，碳素弹簧钢丝可以分为低应力弹簧（B级）、中应力弹簧（C级）和高应力弹簧（D级）三个等级，每个等级对应不同的抗拉强度、扭转、缠绕和弯曲特性要求。同时，碳素弹簧钢丝也可以根据品质要求的不同，分为用于床垫、减震器、悬挂簧、发动机气门、相机快门等不同用途的弹簧钢丝。
综上所述，碳素弹簧钢丝的标准、分类和等级划分都是根据其制造工艺、力学性能和用途需求来确定的。
碳素弹簧钢丝的选择与使用
碳素弹簧钢丝的选择与使用需考虑其分级、应用领域、力学性能以及具体规格。
一、分级与应用领域
碳素弹簧钢丝分为高、中、低三级，各级别在强度、耐磨性等方面存在差异，适用于不同领域。高级碳素弹簧钢丝具有较高的强度和耐磨性，适用于承受较大负荷和高速运转的场合，如汽车、航空航天、石油化工等领域。中级碳素弹簧钢丝在强度和耐磨性方面介于高级和低级之间，适用于一般机械和设备。低级碳素弹簧钢丝则适用于负荷较小、对性能要求不高的场合。
二、力学性能
碳素弹簧钢丝的力学性能是其选择的关键。根据GB/T4357或GB/T4358等标准，钢丝的抗拉强度、屈服强度、弹性极限等指标需满足特定要求。例如，B级钢丝适用于低应力弹簧，C级适用于中等应力弹簧，D级或F、G组钢丝则适用于高应力或高疲劳寿命的动态弹簧。
三、具体规格
碳素弹簧钢丝的规格包括直径、盘重、力学性能等。在选择时，需根据具体应用场景和性能要求来确定合适的规格。例如，直径较小的钢丝适用于精密机械和电子设备，而直径较大的钢丝则适用于承受较大负荷的场合。此外，盘重的选择也需考虑运输和储存的便利性。
四、使用注意事项
在使用碳素弹簧钢丝时，需注意以下几点：首先，确保钢丝的表面质量良好，无裂纹、锈蚀等缺陷；其次，根据应用场景选择合适的安装方式和固定方法；最后，定期检查和维护弹簧，确保其性能稳定可靠。
综上所述，碳素弹簧钢丝的选择与使用需综合考虑其分级、应用领域、力学性能以及具体规格等多个因素，以确保满足使用需求并延长使用寿命。
