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Spring type
弹簧材料强度 精密弹簧生产
强度 金属材料常采用拉伸试验来测试其力学性能，可以由拉伸试验的数据反映材料的强度和塑性指标。图2-3a所示为低碳钢的标准拉伸试样（GB/T 228、MOD ISO 6892）
图2-4 所示为典型的拉伸工程应力-工程应变图（S-e 图），它描述了从开始加载到破坏为止，试样承受载荷和变形发展的全过程。它表明了低碳钢拉伸时的许多力学性能。
由拉伸应力-应变图（S-e 图）可以看出，拉伸过程分为四个阶段，每一阶段表现出不同的力学性能。
1）弹性阶段∶由 S-e 图可以看出，曲线的B 段应变值很小，如果将载荷卸去，试样变形会全部消失，故称作弹性变形，该阶段称为弹性阶段。弹性阶段分为两部分;斜直线OA部分和微弯曲段 AB部分。斜直线OA表示应力与应变成正比变化，即材料服从胡克定律。直线的更高点A所对应的应力称作比例极限，它是材料服从胡克定律时可能产生的更大应力值。按胡克定律计算，斜直线 OA上应力与应变的比值就是弹性模量 E，即：E=σp/ε= tanα
在变形很小时，工程应力S和真应力σ及工程应变e和真应变e都非常接近，故在工程中可用式进行计算∶E =σ/ε
切变模量G可根据弹性模量 E换算得出，即G=E/[2(1+υ)]
式中 υ—泊松比，钢材的υ≈0.3。
当应力超过比例极限但仍小于图上 B点的应力值时，AB 段已不再是直线，材料的应变也不再服从胡克定律，但如果此时卸载应力，变形仍能完全消失。B点对应的应力值是弹性变形阶段的更大应力，该应力值称作弹性极限。弹性极限与比例极限的意义不同，但数值非常接近，故通常不作区分。
2）屈服阶段∶当应力超过B点，S-e曲线逐渐弯曲，到达C点后，图形上出现一条水平发展的波浪线CD，说明此阶段应力只有小幅度波动，而应变却急剧增加，就好像材料失去了对变形的抵抗能力。这种现象称作材料屈服。
屈服阶段的起始点就是S-e曲线上的C 点，这一点的应力值是屈服阶段的更高应力值，故C点又被称为上屈服点。通常所说的屈服强度 R（σ。）指的是屈服阶段的更低应力值，也称作下屈服点，它代表了材料抵抗屈服的能力，是衡量材料力学性能的重要指标。如弹簧的应力达到此水平将失去刚度。
3）强化阶段∶S-e曲线上从屈服终止点D到曲线更高点E这一阶段，材料的变形随着应力提高而增加，如果应力不提高变形就不增加。材料继续变形时，必须增加外力，这种现象称作材料的应变强化，也叫加工硬化，故称此阶段为强化阶段。同时，因为缩颈尚未出现，也称作均匀变形阶段。这一阶段的变形与弹性阶段的变形不同，是不可恢复的塑性变形。
E点所对应的应力称为强度极限，也就是抗拉极限 R。（σy），它是材料完全丧失承载能力的更大应力值，是弹簧材料的重要性能指标。通常所说的抗拉强度即指这一参数。
4）缩颈阶段;在E点之前，试样在标距L范围内的变形是沿轴向均匀伸长，沿径向均匀收缩。从E 点开始，试样的变形集中在某一局部长度内，此处的横截面面积开始减小（图2-3c），出现了所谓的"缩颈"现象。由于缩径处的横截面积不断减小，导致虽然试样缩颈部位受到的应力不断增加，但继续变形所需的拉力反而逐渐减小，按原始横截面积计算的工程应力S值随之下降，直至曲线延长到 F点，试样被拉断。经过上述阶段后拉断的试样，断口的一端呈杯口状，另一端呈截锥状，如图2-3d所示。除了低碳钢之外，许多材料的 S-e曲线没有明显的屈服阶段（图2-5a）。对于这些材料，在工程上规定以试样产生一定的塑性变形时的应力值作为屈服强度的代表值（图 2-5b），称为规定塑性延伸强度 R。。例如以0.2??性变形时的应力值代表屈服强度时，记为R，0.2（σo.2）。
对应于弹簧材料，因为强度较高，所以多无明显的屈服阶段。
当设计缓冲或隔振弹簧时，弹簧的变形能，也就是在受载荷后所能吸收和积蓄的能量，应该进行计算。
如图1-4 所示载荷变形图，其变形能对拉伸、压缩弹簧和扭转弹簧为图中所式：
就是图中划垂直线阴影部的面积。
当特性线为直线时，则如图（1-3a）（1-4a）
另外，变形能的另一表示形式为更大工作应力T或σ和弹簧材料体积V的方程，即如式（1-3b）或（1-4b）。
式中
G——弹簧材料的切变模量;
E——-弹簧材料的弹性模量;
k———比例系数，对不同类型的弹簧有不同的值。它标志着材料的利用程度，所以也称为利用系数，其值见表1-1。
各种类型弹簧变形能的计算公式见表1-1。
从式中可以看出，变形能与模量G和 E 成反比，因此，低的模量对于要求大的变形能有利。同样，正如以后从弹簧刚度计算式中可以看到的那样，低的模量对弹簧刚度也有利。又变形能的大小与更大工作应力的平方成正比，增大应力就意味着要求材料有高的弹性极限，高的弹性极限也对应着高的模量。但应力是以平方形式出现的，所以在选择材料时，它起决定性作用。
在设计弹簧时，为了得到大的变形能，从方程式中看出，可提高弹簧材料的体积或者应力，或者两者同时提高。
原材料采用需考虑的因素 精密弹簧生产
1）工作温度的不良影响。
①高温的不良影响∶随着工作温度的升高，原材料中的松弛现象会逐渐明显，弹簧的弹力表现出逐渐降低的趋势。在高温下运行的弹簧原材料，要求其具备较好的热稳定性、抗松弛或抗蠕变能力、抗氧化和耐一定介质腐蚀的能力。
②低温的不良影响∶在低温下运行的弹簧原材料，应具备优良的低温柔韧性。冷拔強化炭素弹簧丝、奥氏体不锈弹簧丝还有铜合金、镍合金均有较好的低温柔韧性和强度。炭素弹簧钢、低合金弹簧钢、30Cr13（3Cr13）、40Cr13（4Cr13）不锈弹簧钢及弹性合金材料的运行环境温度可低达-40℃。在更低的环境温度下，如-200℃，则需用12Cr18Ni9、10Crl8Ni9Ti、QSn4-3、QSn6.5-0.1、QBe2还有Ni66Cu29Al3（Monelk500）、GH4169（Inconel718）等原材料。
2）热膨胀系数的不良影响∶在衡器和仪表中运行的弹簧，为了满足其度不会受到环境温度的变化不良影响，通常采用弹性模量和热膨胀系数的变化非常小的恒弹性合金材料。
3）运行介质的不良影响;在存在腐蚀性介质的情况下，原材料容易因被腐蚀而失效。由于碳素钢及低合金弹簧钢的耐蚀性能较差，在酸性还有他腐蚀介质下运行的弹簧，通常采用不锈耐酸钢或镍合金等耐腐蚀原材料。在腐蚀性很强的条件下，可考虑采用非金属材料。在通常环境介质条件下运行的普通弹簧钢弹簧，如需提高抗腐蚀能力，也可采用制成弹簧后在其表面进行防锈涂镀，如镀锌、镀镉、镀铜等。
4）原材料规格的不良影响∶大规格弹簧通常采用热成型加工工艺，原材料通常采用热轧线材或软态交货的钢丝;小规格、形状复杂、度较高且要求高弹力的弹簧常采用冷拔強化钢丝或淬回火钢丝为原料，用冷成型加工工艺生产制造。
5）生产制造加工工艺的不良影响∶弹簧的生产制造加工工艺有各种各样，但其具体的成型加工工艺具体有冷成型和热成型两类。在弹簧冷成型加工工艺中，弹簧的设计运行应力与所采用的原材料性能相关。冷成型弹簧的制作具体采用淬回火钢丝和冷拔強化钢丝，冷拔強化钢丝和连续淬回火钢丝具备较高的强度和优良的表面质量，综合性能较好。尤其是感应加热淬回火热处理后的钢丝，其组织晶粒度可以达到10级甚至更高，比辐射加热淬回火钢丝具备更高的柔韧性和疲劳强度。
6）原材料特性的不良影响∶生产制造弹簧时，原材料的弹性极限显然是极其重要的性能指标，应根据不同的弹性和刚性需求采用不同的原材料。然而在力学性能测试中，弹性极限的测定比较难，数据较少，而强度极限的测定比较容易，数据很多，所以实际工作中往往参照原材料的抗拉强度（即强度极限）采用原材料。
7）其他不良影响∶高应力、高寿命、高可靠性要求的螺旋弹篮、板弹簧还有他弹性件产品，通常需要优化工件的实际运行应力而采用异形截面、变截面等高强度原材料来达到产品的高质量要求。
弹簧材料的硬度 弹簧厂家
硬度是力学性能测试中最容易获得的性能指标。硬度测试有几种方法，包括压人法、刻画法、跳回法等。一般来说，硬度是材料表面局部对外力变形的抵抗力的测量，反映了材料局部抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力。
弹簧材料常用的硬度测试指标有洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度，都有专门的测试仪器和操作方法。它们的测试原理属于静负荷压入法。测试时使用硬压头，用一定的力压入材料表面，保持一定时间后卸载，然后根据压痕的大小转换成相应的硬度。
1)洛氏硬度HR:洛氏硬度检测方法操作简单，测量硬度范围大，压痕面积小，样品表面损伤小，常直接用于成品或薄试件的检测。但是由于检测方法压痕面积小，对于内部组织或硬度不均匀的材料，测得的结果散差较大，因此规定应在样品的不同部位测量三点值得平均。
GB/T230《金属材料洛氏硬度试验》(系列)实施了洛氏硬度试验。
根据压头的类型和总试验力的大小，洛氏硬度检测法可分为A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T等标尺，常用的标尺为A,B,C，相应的硬度符号为HRA,HRB,HRC。
①HRA:120°金刚石锥形压头，总试验力588.4N，适用于20~88HRA，如硬质合金、表面淬火工件、渗碳钢等。表示方法示例；50HRA表示用A尺测得的洛氏硬度值为50。
②HRB:直径为1.5875mm的硬质合金(W)或淬火钢(S)球形压头，总试验力为980.7N，适用于20~100HRB，如有色金属、退火钢等。表示方法示例:50HRBW，表示硬质合金球形压头和B尺测得的洛氏硬度值为50。
③HRC:120°金刚石锥形压头，总试验力1471N，适用于20~70HRC的检测范围，如淬火钢、调质钢等，应用最广泛，多采用弹簧材料。表示方法示例:50HRC，表示C尺测得的洛氏硬度值为50。弹簧多采用这种方法。
2)维氏硬度HV:维氏硬度检测法压力小，压痕浅，轮廓清晰，易于准确测量，因此广泛应用于金属涂层、薄片材料和化学处理后的表面硬度。由于测试压力可以在较大范围内选择，因此可以测量从软到硬的材料。但是维氏硬度检测法不如洛氏硬度检测法操作简单快捷，不适合批量生产的常规检测。
维氏硬度试验的实施标准是GB/T4340金属材料维氏硬度试验。
3)布氏硬度HBW:布氏硬度检测法压痕面积大，能反映材料在较大范围内的平均硬度，但操作不够简单；由于压痕大，不适合检测面积小的薄试件。布氏硬度检测法适用于硬度值小于650HBW的材料。
在GB/T231《金属材料布氏硬度试验》(系列)中，GB/T231.1-2009只允许使用硬质合金球压头，布氏硬度符号为HBW，不能与以前的符号HB和钢球头使用的符号HBS混淆。
布氏硬度的符号示例；600HBW1/30/20表示直径为lmm的硬质合金球在294.2N(30kgf)试验力的作用下，20s测得的布氏硬度值为600。
弹簧钢应具备的基本性能 精密弹簧生产
（1）高强度 为了满足机械设计中节能和轻量化的要求，所使用的弹簧钢在满足塑性和韧性的前提下，抗拉强度和屈服强度越高越好。抗拉强度和钢的化学成分、微观组织结构、热处理技术与工艺及冷加工（冷拔或冷轧）变形量等因素密切相关。如冷拉强化碳素弹簧钢丝，碳含量越高，其原料和成品抗拉强度就越高;对于亚共析钢（如65Mn）索氏体化处理来说，先共析铁素体含量越少，索氏体片层间距越小，待拉拔原料和拉拔成品的抗拉强度就越高;对于生产淬回火弹簧钢丝的材料来说，硅含量越高，材料抗拉强度越高，如55CrSi抗拉强度明显高于50CrVA。
（2）高屈强比 弹簧的工作特性决定了弹簧钢需要尽可能高的弹性变形能力，反映在性能参数上，就是在保证塑性的前提下，屈服强度越高越好。通常情况下，钢的抗拉强度越高，其屈服强度也越高。但由于钢的抗拉强度不能无限提高，所以希望在有限的抗拉强度范围内尽量提高钢的屈服强度，也就是提高钢的屈强比。
屈强比和钢的化学成分、微观组织结构、热处理技术和工艺、冷加工变形量等因素密切相关，它是钢铁行业的一项重要研究内容。目前淬回火低合金弹簧钢丝屈强比（R。/Rm）更大可达92%
（3）良好的塑性 在弹簧制造过程中，材料需经过不同程度的加工变形，因此需要材料具有一定的塑性。尤其是冷加工成形过程，对塑性的要求更为严格。如形状复杂的拉簧弯钩和扭臂，曲率半径往往很小，在局部会造成强烈的塑性变形，这时对材料的塑性就有很严格甚至是苛刻的要求。
（4）良好的韧性 成品弹簧在服役过程中，需要承受动载荷或静载荷，同时可能承受应力不确定的冲击载荷，材料如果没有足够的冲击韧性，弹簧的可靠性就无法保证。
（5）良好的抗松弛能力 弹簧的抗松弛能力也叫弹性减退抗力，是指弹簧在工作环境下长期承受动载荷或静载荷时，抵抗发生塑性变形的一种能力。弹减失效是弹簧最常见的失效形式之一。
弹簧的抗松弛能力主要取决于钢的化学成分和强化方式，如淬回火弹簧钢中硅含量越高其弹簧的抗松弛能力越高，因而可通过调整合金元素种类和含量来改善固溶强化、沉淀硬化和细晶强化的效果，进而提高弹簧的抗松弛能力。而不同的加工工艺其强化机理不同，抗松弛效果也不同，淬回火钢丝制成的弹簧抗松弛能力明显高于索氏体化冷拉钢丝制成的弹簧。
（6）优良的表面质量 弹簧工作时次表面承受的应力更大，但疲劳破坏绝大部分情况下都是由材料表面缺陷引起。如果材料表面存在裂纹、折叠、麻坑、麻面、划伤和压痕等缺陷，最易使弹簧工作中造成应力集中，形成疲劳断裂的源点。此外，如果材料表层存在严重的脱碳，尤其是有较厚的全脱碳层，会造成喷丸强化效果下降，使得疲劳裂纹首先在表层脱碳部分形成，降低弹簧疲劳寿命，因此严格控制脱碳层是非常重要的。
在实际生产过程中，对于高疲劳要求的重要用途弹簧，如气门弹箭、悬架弹簧和离合器弹簧等，为了提高材料的表面质量，一般采用扒皮或磨光工艺，将材料表面剥掉一层，使得小缺陷和不严重脱碳层完全去除，少量的大缺陷可用涡流检测的方法标定位置，在后续制簧过程中剔除。弹簧热处理时，可采用保护气氛加热，防止表面脱碳和氧化。
（7）高的疲劳寿命 弹簧的疲劳寿命是一个综合性考核指标，它和钢的化学成分及其偏析程度、金相组织、晶粒度、非金属夹杂含量及其分布状态、抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率、表面质量、制簧工艺（如热处理工艺、喷丸工艺、表层软氮化等）、服役时的应力水平及应力幅、载荷性质和装配质量等都有很大关系，因此在弹簧生产的各个环节都需要严格控制。
（8）高的尺寸精度许多弹簧对负荷精度有较高的要求，如气门弹簧负荷偏差不得大于规定负荷的5氂以采用圆钢丝制成的拉、压弹簧为例，如果钢丝的直径偏差1%负荷会产生4%右的偏差。因此，高的尺寸精度对弹簧的质量也是十分的重要的。
（9）良好的均匀性 材料的均匀性主要是指化学成分、力学性能、尺寸偏差和圆度等应尽可能保持一致。其波动范围应尽量小。如果材料的各项指标相差较大时，会导致弹簧的几何尺寸、硬度、负荷等参数离散性增大，严重时甚至会产生大量的废品。
弹簧材料强度 精密弹簧生产
强度 金属材料常采用拉伸试验来测试其力学性能，可以由拉伸试验的数据反映材料的强度和塑性指标。图2-3a所示为低碳钢的标准拉伸试样（GB/T 228、MOD ISO 6892）
图2-4 所示为典型的拉伸工程应力-工程应变图（S-e 图），它描述了从开始加载到破坏为止，试样承受载荷和变形发展的全过程。它表明了低碳钢拉伸时的许多力学性能。
由拉伸应力-应变图（S-e 图）可以看出，拉伸过程分为四个阶段，每一阶段表现出不同的力学性能。
1）弹性阶段∶由 S-e 图可以看出，曲线的B 段应变值很小，如果将载荷卸去，试样变形会全部消失，故称作弹性变形，该阶段称为弹性阶段。弹性阶段分为两部分;斜直线OA部分和微弯曲段 AB部分。斜直线OA表示应力与应变成正比变化，即材料服从胡克定律。直线的更高点A所对应的应力称作比例极限，它是材料服从胡克定律时可能产生的更大应力值。按胡克定律计算，斜直线 OA上应力与应变的比值就是弹性模量 E，即：E=σp/ε= tanα
在变形很小时，工程应力S和真应力σ及工程应变e和真应变e都非常接近，故在工程中可用式进行计算∶E =σ/ε
切变模量G可根据弹性模量 E换算得出，即G=E/[2(1+υ)]
式中 υ—泊松比，钢材的υ≈0.3。
当应力超过比例极限但仍小于图上 B点的应力值时，AB 段已不再是直线，材料的应变也不再服从胡克定律，但如果此时卸载应力，变形仍能完全消失。B点对应的应力值是弹性变形阶段的更大应力，该应力值称作弹性极限。弹性极限与比例极限的意义不同，但数值非常接近，故通常不作区分。
2）屈服阶段∶当应力超过B点，S-e曲线逐渐弯曲，到达C点后，图形上出现一条水平发展的波浪线CD，说明此阶段应力只有小幅度波动，而应变却急剧增加，就好像材料失去了对变形的抵抗能力。这种现象称作材料屈服。
屈服阶段的起始点就是S-e曲线上的C 点，这一点的应力值是屈服阶段的更高应力值，故C点又被称为上屈服点。通常所说的屈服强度 R（σ。）指的是屈服阶段的更低应力值，也称作下屈服点，它代表了材料抵抗屈服的能力，是衡量材料力学性能的重要指标。如弹簧的应力达到此水平将失去刚度。
3）强化阶段∶S-e曲线上从屈服终止点D到曲线更高点E这一阶段，材料的变形随着应力提高而增加，如果应力不提高变形就不增加。材料继续变形时，必须增加外力，这种现象称作材料的应变强化，也叫加工硬化，故称此阶段为强化阶段。同时，因为缩颈尚未出现，也称作均匀变形阶段。这一阶段的变形与弹性阶段的变形不同，是不可恢复的塑性变形。
E点所对应的应力称为强度极限，也就是抗拉极限 R。（σy），它是材料完全丧失承载能力的更大应力值，是弹簧材料的重要性能指标。通常所说的抗拉强度即指这一参数。
4）缩颈阶段;在E点之前，试样在标距L范围内的变形是沿轴向均匀伸长，沿径向均匀收缩。从E 点开始，试样的变形集中在某一局部长度内，此处的横截面面积开始减小（图2-3c），出现了所谓的"缩颈"现象。由于缩径处的横截面积不断减小，导致虽然试样缩颈部位受到的应力不断增加，但继续变形所需的拉力反而逐渐减小，按原始横截面积计算的工程应力S值随之下降，直至曲线延长到 F点，试样被拉断。经过上述阶段后拉断的试样，断口的一端呈杯口状，另一端呈截锥状，如图2-3d所示。除了低碳钢之外，许多材料的 S-e曲线没有明显的屈服阶段（图2-5a）。对于这些材料，在工程上规定以试样产生一定的塑性变形时的应力值作为屈服强度的代表值（图 2-5b），称为规定塑性延伸强度 R。。例如以0.2??性变形时的应力值代表屈服强度时，记为R，0.2（σo.2）。
对应于弹簧材料，因为强度较高，所以多无明显的屈服阶段。
当设计缓冲或隔振弹簧时，弹簧的变形能，也就是在受载荷后所能吸收和积蓄的能量，应该进行计算。
如图1-4 所示载荷变形图，其变形能对拉伸、压缩弹簧和扭转弹簧为图中所式：
就是图中划垂直线阴影部的面积。
当特性线为直线时，则如图（1-3a）（1-4a）
另外，变形能的另一表示形式为更大工作应力T或σ和弹簧材料体积V的方程，即如式（1-3b）或（1-4b）。
式中
G——弹簧材料的切变模量;
E——-弹簧材料的弹性模量;
k———比例系数，对不同类型的弹簧有不同的值。它标志着材料的利用程度，所以也称为利用系数，其值见表1-1。
各种类型弹簧变形能的计算公式见表1-1。
从式中可以看出，变形能与模量G和 E 成反比，因此，低的模量对于要求大的变形能有利。同样，正如以后从弹簧刚度计算式中可以看到的那样，低的模量对弹簧刚度也有利。又变形能的大小与更大工作应力的平方成正比，增大应力就意味着要求材料有高的弹性极限，高的弹性极限也对应着高的模量。但应力是以平方形式出现的，所以在选择材料时，它起决定性作用。
在设计弹簧时，为了得到大的变形能，从方程式中看出，可提高弹簧材料的体积或者应力，或者两者同时提高。
原材料采用需考虑的因素 精密弹簧生产
1）工作温度的不良影响。
①高温的不良影响∶随着工作温度的升高，原材料中的松弛现象会逐渐明显，弹簧的弹力表现出逐渐降低的趋势。在高温下运行的弹簧原材料，要求其具备较好的热稳定性、抗松弛或抗蠕变能力、抗氧化和耐一定介质腐蚀的能力。
②低温的不良影响∶在低温下运行的弹簧原材料，应具备优良的低温柔韧性。冷拔強化炭素弹簧丝、奥氏体不锈弹簧丝还有铜合金、镍合金均有较好的低温柔韧性和强度。炭素弹簧钢、低合金弹簧钢、30Cr13（3Cr13）、40Cr13（4Cr13）不锈弹簧钢及弹性合金材料的运行环境温度可低达-40℃。在更低的环境温度下，如-200℃，则需用12Cr18Ni9、10Crl8Ni9Ti、QSn4-3、QSn6.5-0.1、QBe2还有Ni66Cu29Al3（Monelk500）、GH4169（Inconel718）等原材料。
2）热膨胀系数的不良影响∶在衡器和仪表中运行的弹簧，为了满足其度不会受到环境温度的变化不良影响，通常采用弹性模量和热膨胀系数的变化非常小的恒弹性合金材料。
3）运行介质的不良影响;在存在腐蚀性介质的情况下，原材料容易因被腐蚀而失效。由于碳素钢及低合金弹簧钢的耐蚀性能较差，在酸性还有他腐蚀介质下运行的弹簧，通常采用不锈耐酸钢或镍合金等耐腐蚀原材料。在腐蚀性很强的条件下，可考虑采用非金属材料。在通常环境介质条件下运行的普通弹簧钢弹簧，如需提高抗腐蚀能力，也可采用制成弹簧后在其表面进行防锈涂镀，如镀锌、镀镉、镀铜等。
4）原材料规格的不良影响∶大规格弹簧通常采用热成型加工工艺，原材料通常采用热轧线材或软态交货的钢丝;小规格、形状复杂、度较高且要求高弹力的弹簧常采用冷拔強化钢丝或淬回火钢丝为原料，用冷成型加工工艺生产制造。
5）生产制造加工工艺的不良影响∶弹簧的生产制造加工工艺有各种各样，但其具体的成型加工工艺具体有冷成型和热成型两类。在弹簧冷成型加工工艺中，弹簧的设计运行应力与所采用的原材料性能相关。冷成型弹簧的制作具体采用淬回火钢丝和冷拔強化钢丝，冷拔強化钢丝和连续淬回火钢丝具备较高的强度和优良的表面质量，综合性能较好。尤其是感应加热淬回火热处理后的钢丝，其组织晶粒度可以达到10级甚至更高，比辐射加热淬回火钢丝具备更高的柔韧性和疲劳强度。
6）原材料特性的不良影响∶生产制造弹簧时，原材料的弹性极限显然是极其重要的性能指标，应根据不同的弹性和刚性需求采用不同的原材料。然而在力学性能测试中，弹性极限的测定比较难，数据较少，而强度极限的测定比较容易，数据很多，所以实际工作中往往参照原材料的抗拉强度（即强度极限）采用原材料。
7）其他不良影响∶高应力、高寿命、高可靠性要求的螺旋弹篮、板弹簧还有他弹性件产品，通常需要优化工件的实际运行应力而采用异形截面、变截面等高强度原材料来达到产品的高质量要求。
弹簧材料的硬度 弹簧厂家
硬度是力学性能测试中最容易获得的性能指标。硬度测试有几种方法，包括压人法、刻画法、跳回法等。一般来说，硬度是材料表面局部对外力变形的抵抗力的测量，反映了材料局部抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力。
弹簧材料常用的硬度测试指标有洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度，都有专门的测试仪器和操作方法。它们的测试原理属于静负荷压入法。测试时使用硬压头，用一定的力压入材料表面，保持一定时间后卸载，然后根据压痕的大小转换成相应的硬度。
1)洛氏硬度HR:洛氏硬度检测方法操作简单，测量硬度范围大，压痕面积小，样品表面损伤小，常直接用于成品或薄试件的检测。但是由于检测方法压痕面积小，对于内部组织或硬度不均匀的材料，测得的结果散差较大，因此规定应在样品的不同部位测量三点值得平均。
GB/T230《金属材料洛氏硬度试验》(系列)实施了洛氏硬度试验。
根据压头的类型和总试验力的大小，洛氏硬度检测法可分为A,B,C,D,E,F,G,H,K,N,T等标尺，常用的标尺为A,B,C，相应的硬度符号为HRA,HRB,HRC。
①HRA:120°金刚石锥形压头，总试验力588.4N，适用于20~88HRA，如硬质合金、表面淬火工件、渗碳钢等。表示方法示例；50HRA表示用A尺测得的洛氏硬度值为50。
②HRB:直径为1.5875mm的硬质合金(W)或淬火钢(S)球形压头，总试验力为980.7N，适用于20~100HRB，如有色金属、退火钢等。表示方法示例:50HRBW，表示硬质合金球形压头和B尺测得的洛氏硬度值为50。
③HRC:120°金刚石锥形压头，总试验力1471N，适用于20~70HRC的检测范围，如淬火钢、调质钢等，应用最广泛，多采用弹簧材料。表示方法示例:50HRC，表示C尺测得的洛氏硬度值为50。弹簧多采用这种方法。
2)维氏硬度HV:维氏硬度检测法压力小，压痕浅，轮廓清晰，易于准确测量，因此广泛应用于金属涂层、薄片材料和化学处理后的表面硬度。由于测试压力可以在较大范围内选择，因此可以测量从软到硬的材料。但是维氏硬度检测法不如洛氏硬度检测法操作简单快捷，不适合批量生产的常规检测。
维氏硬度试验的实施标准是GB/T4340金属材料维氏硬度试验。
3)布氏硬度HBW:布氏硬度检测法压痕面积大，能反映材料在较大范围内的平均硬度，但操作不够简单；由于压痕大，不适合检测面积小的薄试件。布氏硬度检测法适用于硬度值小于650HBW的材料。
在GB/T231《金属材料布氏硬度试验》(系列)中，GB/T231.1-2009只允许使用硬质合金球压头，布氏硬度符号为HBW，不能与以前的符号HB和钢球头使用的符号HBS混淆。
布氏硬度的符号示例；600HBW1/30/20表示直径为lmm的硬质合金球在294.2N(30kgf)试验力的作用下，20s测得的布氏硬度值为600。
弹簧钢应具备的基本性能 精密弹簧生产
（1）高强度 为了满足机械设计中节能和轻量化的要求，所使用的弹簧钢在满足塑性和韧性的前提下，抗拉强度和屈服强度越高越好。抗拉强度和钢的化学成分、微观组织结构、热处理技术与工艺及冷加工（冷拔或冷轧）变形量等因素密切相关。如冷拉强化碳素弹簧钢丝，碳含量越高，其原料和成品抗拉强度就越高;对于亚共析钢（如65Mn）索氏体化处理来说，先共析铁素体含量越少，索氏体片层间距越小，待拉拔原料和拉拔成品的抗拉强度就越高;对于生产淬回火弹簧钢丝的材料来说，硅含量越高，材料抗拉强度越高，如55CrSi抗拉强度明显高于50CrVA。
（2）高屈强比 弹簧的工作特性决定了弹簧钢需要尽可能高的弹性变形能力，反映在性能参数上，就是在保证塑性的前提下，屈服强度越高越好。通常情况下，钢的抗拉强度越高，其屈服强度也越高。但由于钢的抗拉强度不能无限提高，所以希望在有限的抗拉强度范围内尽量提高钢的屈服强度，也就是提高钢的屈强比。
屈强比和钢的化学成分、微观组织结构、热处理技术和工艺、冷加工变形量等因素密切相关，它是钢铁行业的一项重要研究内容。目前淬回火低合金弹簧钢丝屈强比（R。/Rm）更大可达92%
（3）良好的塑性 在弹簧制造过程中，材料需经过不同程度的加工变形，因此需要材料具有一定的塑性。尤其是冷加工成形过程，对塑性的要求更为严格。如形状复杂的拉簧弯钩和扭臂，曲率半径往往很小，在局部会造成强烈的塑性变形，这时对材料的塑性就有很严格甚至是苛刻的要求。
（4）良好的韧性 成品弹簧在服役过程中，需要承受动载荷或静载荷，同时可能承受应力不确定的冲击载荷，材料如果没有足够的冲击韧性，弹簧的可靠性就无法保证。
（5）良好的抗松弛能力 弹簧的抗松弛能力也叫弹性减退抗力，是指弹簧在工作环境下长期承受动载荷或静载荷时，抵抗发生塑性变形的一种能力。弹减失效是弹簧最常见的失效形式之一。
弹簧的抗松弛能力主要取决于钢的化学成分和强化方式，如淬回火弹簧钢中硅含量越高其弹簧的抗松弛能力越高，因而可通过调整合金元素种类和含量来改善固溶强化、沉淀硬化和细晶强化的效果，进而提高弹簧的抗松弛能力。而不同的加工工艺其强化机理不同，抗松弛效果也不同，淬回火钢丝制成的弹簧抗松弛能力明显高于索氏体化冷拉钢丝制成的弹簧。
（6）优良的表面质量 弹簧工作时次表面承受的应力更大，但疲劳破坏绝大部分情况下都是由材料表面缺陷引起。如果材料表面存在裂纹、折叠、麻坑、麻面、划伤和压痕等缺陷，最易使弹簧工作中造成应力集中，形成疲劳断裂的源点。此外，如果材料表层存在严重的脱碳，尤其是有较厚的全脱碳层，会造成喷丸强化效果下降，使得疲劳裂纹首先在表层脱碳部分形成，降低弹簧疲劳寿命，因此严格控制脱碳层是非常重要的。
在实际生产过程中，对于高疲劳要求的重要用途弹簧，如气门弹箭、悬架弹簧和离合器弹簧等，为了提高材料的表面质量，一般采用扒皮或磨光工艺，将材料表面剥掉一层，使得小缺陷和不严重脱碳层完全去除，少量的大缺陷可用涡流检测的方法标定位置，在后续制簧过程中剔除。弹簧热处理时，可采用保护气氛加热，防止表面脱碳和氧化。
（7）高的疲劳寿命 弹簧的疲劳寿命是一个综合性考核指标，它和钢的化学成分及其偏析程度、金相组织、晶粒度、非金属夹杂含量及其分布状态、抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率、表面质量、制簧工艺（如热处理工艺、喷丸工艺、表层软氮化等）、服役时的应力水平及应力幅、载荷性质和装配质量等都有很大关系，因此在弹簧生产的各个环节都需要严格控制。
（8）高的尺寸精度许多弹簧对负荷精度有较高的要求，如气门弹簧负荷偏差不得大于规定负荷的5氂以采用圆钢丝制成的拉、压弹簧为例，如果钢丝的直径偏差1%负荷会产生4%右的偏差。因此，高的尺寸精度对弹簧的质量也是十分的重要的。
（9）良好的均匀性 材料的均匀性主要是指化学成分、力学性能、尺寸偏差和圆度等应尽可能保持一致。其波动范围应尽量小。如果材料的各项指标相差较大时，会导致弹簧的几何尺寸、硬度、负荷等参数离散性增大，严重时甚至会产生大量的废品。
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