弹簧钢指的是制造各类弹簧及其他弹性元件的专用合金钢。按性能要求、使用条件可分为普通合金弹簧钢和特殊合金弹簧钢。

　　弹簧钢是什么材质

　　弹簧钢指的是制造各类弹簧及其他弹性元件的专用合金钢。按性能要求、使用条件可分为普通合金弹簧钢和特殊合金弹簧钢。弹簧钢具有优良的综合性能，弹簧钢具有优良的冶金质量（高的纯洁度和均匀性）、良好的表面质量（严格控制表面缺陷和脱碳）、的外形和尺寸。

　　根据GB/T 13304 标准，弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢（碳素弹簧钢）和合金弹簧钢。

弹簧钢

　　碳素弹簧钢

　　碳素弹簧钢的碳含量（质量分数）一般在0.62%~0.90%。按照其锰含量又分为一般锰含量（质量分数） （0.50%~0.80%）如65、70、85和较高锰含量（质量分数） （0.90~1.20%）。碳素弹簧钢典型牌号有：70、65Mn、T8等。

　　合金弹簧钢

　　合金弹簧钢是在碳素钢的基础上，通过适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能，以满足制造各种弹簧所需性能的钢。合金弹簧钢的基本组成系列有，硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等。在这些系列的基础上，有一些牌号为了提高其某些方面的性能而加入了钼、钒或硼等合金元素。合金弹簧钢典型牌号有：50CrV、55CrSi、60Si2Mn等。

　　弹簧钢的中国牌号和国外牌号不同，但材质的化学成份却是一至的，期牌号对照表及材料化学成份如下表：

碳,弹簧中的碳含量增加了屈服点和抗拉强度，但塑性和冲击性降低。

　　不同金属成分在弹簧材料中的作用

弹簧材料

　　化学元素对弹簧性能的影响。

　　1.碳弹簧中的碳含量增加了屈服点和抗拉强度，但塑性和冲击性降低。当碳含量超过0.23%时，弹簧的可焊性恶化，因此用于焊接的低合金结构钢的碳含量一般不超过0.20%。高碳含量也会降低弹簧的耐大气腐蚀性。露天场地的高碳钢容易生锈。此外，碳可以增加弹簧的冷脆性和老化敏感性。

　　2.在炼钢过程中添加硅作为还原剂和脱氧剂，因此镇静钢中含有0.15-0.30%的硅。如果弹簧中的硅含量超过0.50-0.60%，硅是一种合金元素，硅可以显著提高钢的弹性极限屈服点和抗拉强度，因此被广泛用作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅可使强度提高15-20%。

　　硅和钼、钨和铬的结合可以提高耐腐蚀性和抗氧化性，从而生产耐热钢。含1-4%硅的低碳钢具有极高的磁导率，用于制造电气工业中的硅钢片。硅含量的增加会降低弹簧的可焊性。

　　3.锰是炼钢过程中很好的脱氧剂和脱硫剂。通常，弹簧含有0.30-0.50%的锰。当碳钢中添加超过0.70%时，即使“锰钢”不仅具有足够的韧性，而且具有更高的强度和硬度，以提高钢的淬透性和改善钢的热加工性，如16Mn钢，也比A3钢的屈服点高40%。含锰11-14%的钢对挖掘机、铲斗、球磨机、衬板等具有极高的耐磨性。锰含量的增加会削弱弹簧的耐腐蚀性，并降低焊接性能。

　　4.磷一般来说，磷是钢中的一种有害元素，它会增加钢的冷脆性，降低可焊性，降低塑性，并恶化冷弯性能。因此，一般要求钢中磷含量小于0.045%，对优质钢的要求较低。

　　5.硫在正常情况下也是有害元素。

　　弹簧的热脆性降低了弹簧的延展性和韧性，并在锻造和轧制过程中导致裂纹。硫也不利于焊接性能，降低耐腐蚀性。因此，一般要求硫含量小于0.055%，优质钢材小于0.040%。向钢中添加0.08-0.20%的硫可以提高钢的可加工性，通常称为稀土切割钢。

　　6.铬在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬还可以提高弹簧的抗氧化性和耐腐蚀性，是不锈钢和耐热钢的重要合金元素。

　　7.镍可以提高弹簧的强度，同时保持良好的塑性和韧性。镍具有很高的耐酸和碱腐蚀性，并且在高温下具有防锈和耐热性。然而，由于镍是一种稀缺资源，应尽可能使用其他合金元素代替镍铬钢。

　　8.钼可以细化晶粒，提高弹簧的淬透性和热强度，以在高温下保持足够的强度和抗蠕变性能（高温下的长期应力变形称为蠕变）。在结构钢中添加钼可以改善其力学性能。它还可以抑制合金钢因火灾引起的脆性。工具钢的红色度可以提高。

　　9钛在春天是一种强脱氧剂。它可以使弹簧内部结构紧凑，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性。提高焊接性能。在cr18ni9奥氏体不锈钢中加入适量的钛可以避免晶间腐蚀。

　　10钒是一种优良的弹簧脱氧剂。在弹簧中加入0.5%的钒可以细化弹簧的组织，提高弹簧的强度和韧性。钒和碳形成的碳化物可以提高高温高压下的抗氢腐蚀性能。

　　11高熔点、高比重的钨是贵生的合金元素。钨与碳反应生成具有高硬度和耐磨性的碳化钨。在工具钢中添加钨可以显著提高刀具和锻模的红色硬度和热强度。

　　12铌可以细化晶粒，降低弹簧的过热敏感性和回火脆性，但可以提高弹簧的强度，但会降低其塑性和韧性。在普通低合金钢中添加铌，可提高其耐大气腐蚀性能和耐高温氢、氮、氨腐蚀性能。铌可以改善焊接性。在奥氏体不锈钢中添加铌可以防止晶间腐蚀。钴是一种稀有的贵金属，用于特殊弹簧和合金，如热轧钢和磁性材料。

　　14铜武钢大冶矿生产的钢通常含有铜。铜可以提高强度和韧性，尤其是大气腐蚀。缺点是在热加工过程中，容易产生含量超过0.5%的热脆性铜，塑性显著降低。当铜含量小于0.50%时，对焊接性没有影响。

　　15铝是钢中常用的脱氧剂。在钢中加入少量铝可以细化晶粒，提高冲击韧性，如用作深冲板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和耐腐蚀性。铝与铬、硅的结合能显著提高钢的高温剥离性能和耐高温腐蚀性能。铝的缺点是影响钢的热加工性、焊接性和机械加工性。

　　16在硼钢中加入少量硼可提高弹簧的致密性和热轧性能。

　　17氮气可以提高弹簧的强度、低温韧性和焊接性，并增加时效敏感性。

　　18稀土元素指元素周期表中原子序数为57-71的15种镧系元素。这些元素都是金属，但它们的氧化物与“土”非常相似，因此习惯上称之为稀土。向钢中添加稀土可以改变钢中夹杂物的成分、形状、分布和性能，从而改善钢的各种性能，如韧性和可焊性。在犁铧钢中加入稀土可以提高耐磨性。

镍钛合金是一种形状记忆合金，它是一种特殊合金，在一定温度下可自动使其塑性变形恢复到原来的形状。

　　医用镍钛记忆合金弹簧

　　镍钛合金是一种形状记忆合金，它是一种特殊合金，在一定温度下可自动使其塑性变形恢复到原来的形状。膨胀率超过20%，疲劳寿命可达1*10~7次方，其阻尼性能比普通弹簧高10倍以上，耐腐蚀性能优于目前更好的医用不锈钢，能满足多种工程需要，是一种优良的医用功能材料。

　　除具有独特的形状记忆功能外，记忆合金还具有耐磨、耐腐蚀、高阻尼、超弹性等优良性能。

　　具有特殊性能的镍钛诺

　　1.形状记忆特征(形状记忆)是指当一特定形状的母相从高于Af温度冷却到低于Mf温度形成马氏体时，其变形变形，加热至低于Af温度。材料在父级自动恢复其形状，在反向相变时自动恢复。实际上，镍钛合金的形状记忆效应是热诱导相变过程。

　　2.超弹性(超弹性)所谓超弹性是指试件在外力作用下发生远大于其弹性极限应变，且卸载时，应变能自动恢复的现象。即，在母相状态下，由于外加应力的作用，发生了应力诱导的马氏体相变，因而合金具有不同于一般材料的力学行为。其弹性极限远大于一般材料，不再符合K定律。超弹性不受形状记忆效应的热效应。超弹性是指在一定变形范围内应力不随应变的增加而增大。超弹可以分为线型超弹性和非线性超弹性。应力-应变关系在原有的应力应变曲线上接近线性。非线性超弹性是指在一定温度范围内，加载和卸载过程中应力引起的马氏体相变及其反向转变的结果。所以非线性超弹性又称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可以达到8%左右。镍钛合金的超弹性随热处理条件的变化而变化。在400℃以上，弓丝加热后，超弹性开始下降。

　　3.对口腔温度变化的敏感性：不锈钢丝和CoCr合金矫形丝的矫正力基本不受口腔温度的影响。超弹镍钛合金矫形丝的矫正力随口腔温度的变化而变化。在变形量不变时。修正力随温度升高而增加。首先，它能加快牙齿的移动。由于口腔温度的变化会刺激正畸器引起的血流停止，使修复细胞在牙齿移动时获得充足的营养。维持它的活力和正常功能。另外，正畸医生不能准确地控制和测量口腔环境中的正畸力。

　　4.耐蚀性能：研究表明镍钛丝的耐蚀性与不锈钢丝相似。

　　5.抗毒性：镍钛记忆合金有一种特殊的化学成分，如镍钛，它含有大约50%的镍，镍有致癌和促癌作用。通常情况下，钛氧化表面层可起到阻隔作用，使合金具有良好的生物相容性。表层的TiXOy和TixNiOy能抑制镍的释放。

　　6.温和的正畸力：目前市场上使用的矫形钢丝包括奥氏体不锈钢丝.钴铬镍合金丝.镍铬合金丝.澳大利亚合金丝.金合金丝和钛合金丝。研究了这类正畸丝在拉伸和三点弯曲时的载荷-位移曲线。镍钛诺的卸载曲线平台更低，平面更高，表明它能提供最持久、最柔软的校正力。

　　7.良好的减震性能：咀嚼及夜间磨牙振动越大，对牙根及牙周组织的损伤越大。试验结果表明，不锈钢丝的幅值比超弹性镍钛丝的幅值要大。超弹镍钛弓丝的初始振幅仅为不锈钢丝的一半。口腔健康很重要，传统的弓丝，例如不锈钢丝，往往会增加牙根的吸收。

　　镍钛合金丝的临床应用：

　　1.用来早期对病人的牙列校正。镍钛合金弓丝由于其超弹性、形状记忆特性以及较低的应力应变曲线，常被包含在治疗系统中，成为临床应用的初始阶段。从而大大减少了病人的不适。在目前存在多种不同的矫正技术的情况下，MBT技术推荐使用0.016英寸热激活镍钛合金弓丝(HANT丝),DEMON自锁支架技术推荐使用Omcro所生产的含铜镍钛。采用O-PAK校正技术，采用0.016英寸超弹性镍钛合金弓丝的相变温度约40度左右，用于早期的对线和平直。

　　2.镍钛弹簧：镍钛簧及加长弹簧均为牙正畸用弹簧。他们非常有弹性，可以用于正畸治疗，开放牙齿间隙，朝不同方向拔牙。镍钛螺旋弹簧拉出1毫米左右时，大约能产生50g力。镍钛螺旋弹簧是一种高弹性的螺旋弹簧，在拉伸状态下可以产生较软的.稳定的连续力。该力衰减量小，能产生理想的正畸力，满足临床移动牙齿的需要。满足生理学要求。镍钛金丝拉伸弹簧具有高弹性、低变形率。所释放的矫正力是同直径不锈钢丝的3.5-4倍。应用正畸治疗时，患者不仅疼痛轻，感觉柔软持久，可缩短随访时间，缩短疗程，提高疗效。这是一种新型的治疗正畸的机械设备。

631不锈钢弹簧在高温下达到316°C时，弹簧性能仍然很好

　　631不锈钢弹簧能承受多少高温？

　　631不锈钢弹簧在高温下达到316°C时，弹簧性能仍然很好。

631不锈钢弹簧

　　631是在18-8crni基础上开发的奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢。属于美标沉淀硬化马氏体不锈钢，执行标准：ASTMA276/A276M-2017。631不锈钢是一种弥散硬化不锈钢，具有高强度、高硬度、耐疲劳性、良好的耐腐蚀性、良好的锻造性和低温变形性。这种钢具有良好的性能，特别适用于航空航天领域。这种特殊合金也适用于其他具有高强度和耐腐蚀要求的领域。广泛应用于有一定耐腐蚀要求的弹簧和高强度零件。

631不锈钢弹簧

　　不锈钢弹簧材料化学成分：碳（C）≤0.09，锰（Mn）≤1.00，镍（Ni）6.50~7.75，硅（Si）≤1.00，磷（P）≤0.035，硫（S）≤0.030，铬（Cr）16.00~18.00，铝（Al）0.75~1.50，又称可控相变不锈钢。固溶处理后，它是一种不稳定的奥氏体结构，具有良好的塑性韧性和可加工性。调整后，奥氏体析出碳化物的成分发生变化。马氏体相变处理后，大部分组织转变为韧性较好的低碳回火马氏体。该状态为钢的使用状态，在中温下具有良好的机械性能。其耐蚀性优于普通马氏体不锈钢。

　　631不锈钢弹簧材料的机械性能。

　　抗拉强度σb（MPa）：固溶体，≤1030; 在565℃下老化，≥1140; 510℃老化，≥1230

　　条件屈服强度σ0.2（MPa）：固溶体，≤380; 在565℃下老化，≥960; 510℃老化，≥1030

　　5（%）伸长率：固溶体，≥20; 在565℃下老化，≥5.510℃老化，≥4.

　　面积缩小：在565°C下老化，≥25; 在510°C下老化，≥10

　　硬度：固溶体，≤229HB；565℃老化，≥363HB；510℃老化，≥388HB。

　　631不锈钢弹簧热处理。

　　1） 固溶体，1000~1100℃快速冷却；

　　2） 565℃时效，固溶处理后，760±15℃保温90min，1h内冷却至15℃以下，保温30min，加热至565±10℃，保温90min，空冷；

　　3） 在510°C下老化，固溶处理后，在955±10°C下保持10分钟，在24小时内冷却至室温，冷却至-73±6°C，保持8小时，加热至510±10°C，保持60分钟，在空气中冷却。

弹簧是机械设备中重要的零件，而其工作状态的好坏往往取决于所用材料的状态，材料的品质对弹簧的性能起到决定性的作用。

　　弹簧的常用材料及性能

　　弹簧是机械设备中重要的零件，而其工作状态的好坏往往取决于所用材料的状态，材料的品质对弹簧的性能起到决定性的作用。

弹簧的常用材料及性能

　　为了保障弹簧能够可靠地工作，其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外，还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。表1列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛的就是弹簧钢，其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。图1给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。