2000MPa级中碳高强度弹簧钢的疲劳破坏行为
弹簧钢资料
二、国内弹簧钢材料的现状 1、品种众多，低中端过剩，高端品种以 及特殊品种难以提供。 2、一般的力学特性能达到，但工艺水平 及质量控制不稳定。 3、弹簧产品规格繁多，批量有大有小， 弹簧钢材料供应脱挡脱节。
4、超纯净材料难以生产，表面质量也难以 持久稳定。 5、现场质量管理以及物流过程质量管理均 薄弱，炉批号标识
三、弹簧制造企业的需求及期盼 根据2009年底出版的《中国机械通用零 部件工业年鉴》透露的信息，2008年全国 （大陆地区，不含港澳台）约有弹簧制造企 业10000家以上，其中规模以上企业（年产值 500万元以上）的约3000余家，总产销值205 亿，其中出口1.5亿美元（进口4.2亿美元）。 以汽车行业为例，2008年，国内汽车悬架弹 簧需求已达到2500万件，气门弹簧需求达到2 亿件；稳定杆达到900万根，一辆乘用车中配
6）为了满足上述性能要求，弹簧钢 必须具有优良的冶金质量，包括严格控制 的化学成分、高的纯净度、低的杂质含量、 低的非金属夹杂物含量，并控制其形态、 粒度和分布。此外还要求钢质的均匀性和 稳定性。弹簧钢还应具有良好的表面质量 （包括表面脱碳）和高精度的外形和尺寸。
4、超纯净弹簧钢的概念 超纯净弹簧钢是近年来欧洲新提出来的弹 簧钢概念，它不能算是一种新材料，只是对某 些高强度弹簧钢的改进。基本的思路是尽量消 除高强度弹簧钢中高熔点、高硬度或脆性夹杂 物，在降低杂质元素、提高钢的纯净度的基础 上，通过工艺调整和添加剂显著降低高硬度或 脆性夹杂物百分比含量，从而提高弹簧的综合 力学性能，提高弹簧的使用工作应力、寿命和 可靠度。
4）严格的尺寸精度：许多弹簧对负荷 精度有较高的要求，如气门弹簧的负荷偏 差不得大于规定负荷的5%～6%，以采用圆 钢丝的拉、压弹簧为例，如果钢丝直径偏 差为1%，负荷就会产生4%左右的偏差。由 此可见，严格的尺寸精度对保证弹簧的质 量也是十分重要的。
油淬火-回火钢丝产品介绍
油淬火-回火钢丝产品介绍东北特钢集团大连特殊钢丝有限公司徐效谦摘要：本文简要介绍了油淬火-回火钢丝的特性，现行产品标准、产品发展方向；以及产品生产流程和工艺控制要点，为用户合理选用该类钢丝牌号，订购优质产品提供了有用信息。
关键词：油淬火-回火处理，预硬化处理，多次回火，在线探伤。
特殊钢丝中有一部分产品最终需要在淬火-回火状态下使用，传统的做法是金属制品厂提供冷拉或退火状态的钢丝，下游企业将钢丝制成相应零部件或元件，再进行淬火+回火处理，强韧性达到预定要求后交付使用。
因为零部件或元件的尺寸、形状千变万化，带来最终热处理炉千差万别，势必造成生产成本增加，热处理性能波动加大。
现在逐步演变成：将形状不复杂、加工成形方便的零部件或元件用钢丝的淬火+回火处理转移到金属制品厂进行，由此形成了一个新品种——淬火-回火钢丝。
1. 概况油淬火-回火处理：指将拉拔到成品尺寸的钢丝，在连续炉中进行淬火和回火处理，展开的钢丝首先在连续炉中加热到完全奥氏体化温度，然后通过油槽淬火获得马氏体组织，再通过连续炉回火，获得预期的强韧性。
油淬火-回火钢丝平直度好，力学性能的均匀性，制成零部件或元件后只需进行低温消除应力处理即直接可使用。
油淬火-回火热处理炉由张力放线装置、加热炉、油淬火槽、回火炉和收线机5个部分组成。
常用于碳素弹簧钢丝、合金弹簧钢丝、弹性针布钢丝、合金结构钢丝和马氏体不锈钢丝等成品热处理，热处理后钢丝的显微组织通常为回火马氏体、回火托氏体或回火索氏体，具有很高的强度（硬度）、适宜的韧性和良好的挺直性能。
预硬化处理：是一种特殊的油淬火-回火处理，指钢丝拉拔到成品尺寸后进行油淬火处理，然后根据牌号及使用情况，再进行一次或多次高温回火处理，使钢丝的硬度或抗拉强度达到相应级别的要求。
常用于冷作模具钢丝、热作模具钢丝和塑料模具钢丝等成品热处理。
因为此类钢丝碳和合金元素含量较高，油淬火-回火时必须采用一些特殊的工艺措施：①为保证碳和合金元素充分溶解，必须提高奥氏体化加热温度（有的高达1150℃），延长保温时间；②淬火后钢丝中残留奥氏体含量大，为促使残奥分解确保钢丝达到预定硬度，必须选用多次回火的方法，回火保温时间比一般回火要延长数倍到数百倍。
GCr15钢超长寿命疲劳破坏的机理_李伟
钢 、合金钢和铸铁等金属材料在承受低于其疲劳强 度的交变载荷超过 107 周次后 , 仍然会发生疲劳破 坏 。 因此 , 为了满足工程安全及可靠性设计的要求 , 对材料在 107 周次以后的疲劳行为进行研究具有重 要意义 , 而此时的 疲劳称之为 超长寿命 疲劳(very high cycle fat igue , VH CF)。
按照线弹性断裂力学理论 , 材料内部较小夹杂 物处的应力强度因子幅值 ΔK 低于其表面裂纹扩展 门槛值 ΔK th , 在 夹杂物周 围不会形 成可扩展 的裂 纹 , 可是上述理论对于强度等级较高的高强度钢则 不适用 。 对经渗碳处理的铬-钼钢和铬钢以及镍-铬-
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李 伟 , 等 :GCr15 钢超长寿命疲劳破坏的机理
为 0 .99C , 0 .23Si , 0 .32M n , 1 .50C r , 0 .10Cu , 0.06Ni , 0 .02M o , 0 .02P , 0 .10S 。 试样 的形状及 尺 寸如图 1 所示 。 将试样先在 75 kW 的 RJ75 型电阻 炉里加热 , 其淬火温度为(840 ±5) ℃, 保温时间为 15 min , 接着投入 20 #机油里淬火至 200 ℃;然后在 160 ℃回火 , 时间 2 h , 空冷 。热处理后 , 其组织为回 火马氏体 , 组织中球形碳化物分布均匀 , 见图 2 。
(a) 刀痕引起的破坏 (b) 夹杂物引起的破坏
图 1 试样的形状及尺寸 Fig .1 Shape and dimension of specimen
螺栓性能等级和螺纹配合等级的含义
螺栓性能等级和螺纹配合等级的含义螺栓性能等级：钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。
螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。
例如：性能等级4.6级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPA；2、螺栓材质的屈强比值为0.6；3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPA又如性能等级10.9级的高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到：1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPA；2、螺栓材质的屈强比值为0.9；3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPA螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。
强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9GPa。
一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）如4.8级则此螺栓的抗拉强度为：400MPa；屈服强度为：400*8/10=320MPa。
如杰根斯起重吊环类产品的螺栓均为12.9级，其抗拉强度达1200MPA，屈服强度达1200×0.9=1080MPA，所以能确保生产安全。
螺纹配合等级：螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。
（一）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。
等级数字越高，配合越紧。
在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。
重点新材料首批次应用示范指导目录(2021年版)
《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》序号材料名称性能要求先进基础材料一先进钢铁材料（一）海洋工程用钢1高性能船舶用钢（1）油船货油舱用耐蚀钢：在模拟上甲板工况腐蚀条件下，25年后钢板的腐蚀损耗估算值ECL≤2mm，钢板母材和焊缝金属之间无不连续表面；在模拟内底板工况腐蚀条件下，钢板的腐蚀速率C.R.≤1mm/年，钢板母材和焊缝金属之间无不连续表面；（2）高强度止裂船板：屈服强度≥460MPa，抗拉强度570～720MPa，延伸率≥17%，-40℃冲击功≥64J，止裂韧度Kca≥8000N/mm3/2。
2海洋工程用钢（1）F级超低温韧性超高强度海洋工程用钢（厚度≥80mm）：屈服强度≥690MPa，抗拉强度≥770MPa，延伸率≥14%；钢板1/4和1/2厚度处，-60℃横向冲击≥46J；（2）大规格高等级海洋工程系泊链：等级R4S，直径150～200mm；屈服强度≥700MPa，抗拉强度Rm≥960MPa，断后伸长率A≥12%，断面收缩率Z≥50%，链体-20℃冲击吸收能量值（KCV）≥56J，焊缝-20℃冲击吸收能量值（KCV）≥40J，硬度≤HB330，心部和R/3处硬度相差不超过15%，氢脆试验Z1/Z2≥0.85；（3）海洋工程用高断裂韧性高强钢厚板：厚度50～120mm，屈服强度≥414MPa，抗拉强度≥517MPa，-40℃心部横向冲击吸收能量值≥48J，Z向性能≥35%，API2Z可焊性试验-10℃粗晶区CTOD值≥0.46mm，现场施焊条件下-10℃接头CTOD值≥0.3mm；（4）海洋平台桩腿结构用大厚度高强齿条钢：厚度≥177.8mm的特厚钢板，屈服强度≥690MPa，-40℃低温冲击吸收能量值≥69J，Z向抗撕裂性能达到Z35级，以及低碳当量下的焊接性能（Ceq≤0.75%）。
（二）交通装备用钢3新型汽车轻量化材料变厚度钢板厚度公差±0.05mm，累计长度公差±2mm，浪高≤12mm；过渡区测量点偏差≤10mm；差厚比＞1：2.1。
弹簧钢
弹簧钢求助编辑百科名片弹簧钢主要是有好的弹性，又由于它是在动载荷环境条件下工作的，所以对制造弹簧的材质最主要的应有高的屈服强度；在承受重载荷时不引起塑性变形；应有高的疲劳强度，在载荷反复作用下具有长的使用寿命；并有足够的韧性和塑性，以防在冲击力作用下突然脆断。
目录定义分类1.碳素弹簧钢2.合金弹簧钢弹簧钢性能要求生产工艺热处理规范特性和应用研究进展1. 热处理2. 合金化中国国家标准基本信息1 范围2 规范性引用文件展开定义分类1.碳素弹簧钢2.合金弹簧钢弹簧钢性能要求生产工艺热处理规范特性和应用研究进展1. 热处理2. 合金化中国国家标准基本信息1 范围2 规范性引用文件展开编辑本段定义弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性，而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。
钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。
弹簧钢应具有优良的综合性能，如力学性能（特别是弹性极限、强度极限、屈强比）、抗弹减性能（即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能）、疲劳性能、淬透性、物理化学性能（耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等）。
为了满足上述性能要求，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）、精确的外形和尺寸。
根据GB/T 13304《钢分类》标准，按照基本性能及使用特性一，弹簧钢属于机械结构用钢；按照质量等级，属于特殊质量钢，即在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的钢。
按照中国习惯，弹簧钢属于特殊钢，制作弹簧钢的时候技术要求比较高，技术的过硬直接决定品质的高低。
分类按照化学成分分类根据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。
诚霖弹簧钢1.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%），如65Mn两类。
常用钢(铸铁)的特性及应用举例
强度较高，切削性能良好，是一种高强度的中碳钢，焊接性差，但可焊接，在焊前采用预热处理至150℃，冷变形塑性中等，适于水淬和油淬，但淬透性低，形状复杂零件，水淬易发生裂纹，多在正火或调质或高频表面淬火热处理后使用
用于制造机器中的运动件，心部强度要求不高，表面耐磨性好的淬火零件及截面尺寸较小，负载较大的调质零件，应力不大的大型正火件，如传动轴、心轴、曲轴、曲柄销、辊子、拉杆、连杆、活塞杆、齿轮、圆盘、链轮等，一般不适用做焊接件
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具有一定的强度和硬度，塑性和焊接性较好，通常在正火状态下使用，也可调质，截面尺寸不大的钢材调质处理后，能得到较好的机械综合性能，并且具有良好得到切削性能
用于制造受载不大、工作温度低于150℃的截面尺寸小的零件，如化工机械中的螺钉、拉杆、套筒、丝杆、轴、吊环、键等，在自动机床上加工的螺栓、螺母，亦可制作心部强度较高、表面耐磨的渗碳及氰化零件、焊接构件及冷镦件零件
使用最广泛的钢种之一，调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并表面高频淬火后用于制造表面硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉、螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件莫如蜗杆、主轴、轴、套环等氰化处理后制造尺寸较大、低温忍性较高的传动零件，如轴、齿轮的功能，40Cr的代用钢有40MnB、35MnB、35SiMn、42SiMnVB、42MnV、40MnMoB、40MnWB等
主要用于制造弹簧垫圈、弹簧环、U型卡、气门弹簧、受力不大的扁形弹簧、螺旋弹簧等，在正火状态下，可制造轧辊、凸轮、轴、钢丝绳等耐磨零件
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性能和65号钢相近，但其强度和弹性均比65钢稍高。由于淬透性低，直径大于12~15mm不能淬透
弹簧材料的选择
苏州苏阳成型科技有限公司如何选择弹簧材料选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。
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20-2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20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件，以及加工、热处理和经济性等因素，以便使选择结果与实际要求相吻合。
钢是最常用的弹簧材料。
当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。
此外，还有用非金属材料制做的弹簧，如橡胶、塑料、软木及空气等。
碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜、来源方便，但弹性极限低；低锰弹簧钢(如65Mn)：淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)：弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好；铬钒钢(如50CrV A)：耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。
1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：Ⅰ类N>10；Ⅱ类N=10～10以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类N<10。
2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组，Ⅰ组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
3.弹簧的工作极限应力τlim：Ⅰ类≤1.67[τ]；Ⅱ类≤1.25[τ]；Ⅲ类≤1.12[τ]。
4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5～4mm直径有效，>4mm取下限。
弹簧常用材料（摘自GB/T1239.6-92）210 的较大弹簧。
我认为65Mn比较好,不知道你们用弹簧钢做什么产品,请看65Mn,60Si2Mn,50CrV A弹簧钢的区别65Mn1 综述：该钢为常用弹簧钢。
硼对高强度弹簧钢力学性能的影响
第39卷 第5期 2004年5月钢 铁JRON AND ST EELV o l.39,N o.5M ay2004硼对高强度弹簧钢力学性能的影响3聂义宏1,2 惠卫军1 董 瀚1 时 捷1 傅万堂2(1.钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081;2.燕山大学材料科学与工程学院,秦皇岛066004)摘 要 研究了不同含量硼元素(0.0006%～0.0027%)对中碳高强度弹簧钢力学性能的影响。
研究结果表明,添加微量硼能够显著提高钢的淬透性,且不同硼含量试验钢的淬透性无明显差别。
适当提高钢中的硼含量,试验钢的强度虽有所降低,然而其冲击韧性却得到明显提高。
在相同的硬度水平下,随着钢中硼含量的增加,以鲍辛格扭转试验所获得的逆回曲线面积所表征的试验钢的弹减抗力逐渐提高。
关键词 硼 高强度弹簧钢 力学性能 淬透性 弹减抗力中图法分类号 T G335.11 文献标识码 AEFFECT OF B ORON ON M ECHAN I CAL PROPERT IES OFH IGH STRENGTH SPR ING STEELN IE Y ihong1,2,HU IW eijun1,DON G H an1,SH I J ie1,FU W an tang2(1.In stitu te fo r Structu ralM aterials of C ISR I,Beijing100081;2.Co llege of M aterials Science and Engineering Yan shan U n iversity,Q inhuangdao066004)ABSTRACT T he effect of differen t am oun t(0.0006%～0.0027%)of bo ron on m echan ical p rop erties of h igh strength sp ring steel w as investigated.T he resu lts show that the additi on of bo ron can rem arkab ly increase the hardenab ility of the steels tested.T he difference of the hard2 enab ility fo r steels w ith differen t am oun t of bo ron is no t sign ifican t.W ith the increase of bo ron con ten t,the toughness of the steel increases sign ifican tly,though there is little decrease of its strength.T he hysteresis loop area m easu red in to rsi onal B au sch inger tests,w h ich is m uch clo sely related w ith the sag resistance,increases w ith the increase of bo ron con ten t at the sam e hardness level.KEY WORD S bo ron,h igh strength sp ring steel,m echan ical,hardenab ility,sag resistance1 前言钢中加入微量元素硼(010005%～01003%)就能够显著地提高钢的淬透性[1],从而可以代替大量的合金元素和降低生产成本。
油淬火-回火钢丝产品介绍
油淬火-回火钢丝产品介绍东北特钢集团大连特殊钢丝有限公司徐效谦摘要：本文简要介绍了油淬火-回火钢丝的特性，现行产品标准、产品发展方向；以及产品生产流程和工艺控制要点，为用户合理选用该类钢丝牌号，订购优质产品提供了有用信息。
关键词：油淬火-回火处理，预硬化处理，多次回火，在线探伤。
特殊钢丝中有一部分产品最终需要在淬火-回火状态下使用，传统的做法是金属制品厂提供冷拉或退火状态的钢丝，下游企业将钢丝制成相应零部件或元件，再进行淬火+回火处理，强韧性达到预定要求后交付使用。
因为零部件或元件的尺寸、形状千变万化，带来最终热处理炉千差万别，势必造成生产成本增加，热处理性能波动加大。
现在逐步演变成：将形状不复杂、加工成形方便的零部件或元件用钢丝的淬火+回火处理转移到金属制品厂进行，由此形成了一个新品种——淬火-回火钢丝。
1. 概况油淬火-回火处理：指将拉拔到成品尺寸的钢丝，在连续炉中进行淬火和回火处理，展开的钢丝首先在连续炉中加热到完全奥氏体化温度，然后通过油槽淬火获得马氏体组织，再通过连续炉回火，获得预期的强韧性。
油淬火-回火钢丝平直度好，力学性能的均匀性，制成零部件或元件后只需进行低温消除应力处理即直接可使用。
油淬火-回火热处理炉由张力放线装置、加热炉、油淬火槽、回火炉和收线机5个部分组成。
常用于碳素弹簧钢丝、合金弹簧钢丝、弹性针布钢丝、合金结构钢丝和马氏体不锈钢丝等成品热处理，热处理后钢丝的显微组织通常为回火马氏体、回火托氏体或回火索氏体，具有很高的强度（硬度）、适宜的韧性和良好的挺直性能。
预硬化处理：是一种特殊的油淬火-回火处理，指钢丝拉拔到成品尺寸后进行油淬火处理，然后根据牌号及使用情况，再进行一次或多次高温回火处理，使钢丝的硬度或抗拉强度达到相应级别的要求。
常用于冷作模具钢丝、热作模具钢丝和塑料模具钢丝等成品热处理。
因为此类钢丝碳和合金元素含量较高，油淬火-回火时必须采用一些特殊的工艺措施：①为保证碳和合金元素充分溶解，必须提高奥氏体化加热温度（有的高达1150℃），延长保温时间；②淬火后钢丝中残留奥氏体含量大，为促使残奥分解确保钢丝达到预定硬度，必须选用多次回火的方法，回火保温时间比一般回火要延长数倍到数百倍。
弹簧钢简介与应用
弹簧是应用很广泛的各种机械和仪表中重要零件，其外形可分成板簧和螺旋弹簧两大类。
弹簧的主要功能是消震及储能。
弹簧工作时产生很大的弹性变形、吸收冲击能量、缓和冲击，例如汽车等车辆上的缓冲弹簧；弹簧还可以通过释放所吸收的能量，使其它零件完成某种动作，例如发动机上的气阀弹簧、仪表弹簧等。
1、弹簧钢的特点弹簧钢首先，必须应具备高的弹性极限和高的屈强比，以避免弹簧在高载荷下产生永久变形；其次，应具备高的疲劳极限和高的抗拉强度，以免弹簧在长期震动和交变载荷应力的作用下产生疲劳破坏；再次，有一定冲击韧度和足够的塑性；同时还要求有良好的淬透性和低的脱碳敏感性，使弹性极限大幅度降低；以及良好的表面质量，在冷热状态下容易加工成形和良好的热处理工艺性。
弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役，承受载荷时不允许产生塑性变形，因此要求弹簧钢经淬火、中温回火后具有尽可能高的弹性极限和屈强比值（≥0.90）。
为了获得弹簧所要求的性能，弹簧钢采用较高的含碳量，碳素弹簧钢通常在0.60%～0.85%范围。
如65、70钢等的淬透性较差，其截面尺寸超过12mm时在油中就不能淬透，若用水淬火就容易开裂。
对于截面尺寸较大、承受较重负荷的弹簧都是用合金钢制造。
合金弹簧钢的合碳量一般在0.50%～0.70%之间，所含合金元素有Si、Mn、Cr、V等，它们的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善弹簧钢的力学性能。
Si和Mn主要提高淬透性，同时也提高屈强比，且以Si的作用最突出，但它在热处理时促进表面脱碳，Mn则使钢易过热，造成晶粒粗大。
重要用途的弹簧钢必须加入Cr、V、W等元素，Si--Cr弹簧钢表面不易脱碳；Cr--V弹簧钢不易过热，晶粒细，不易长大粗化，耐冲击性能好，高温强度也高，其中Cr、V、W还有利于提高弹簧钢的高温强度。
弹簧钢的牌号请见《888弹性地带》第85期“弹簧钢的技术发展与生产使用”一文。
2、弹簧制造过程的特征弹簧热处理后质量的判别主要是弹簧的寿命，从性能的角度考虑时需要调整弹性参数与韧性参数的平衡；性能与弹簧钢的淬透性有密切关系。
弹簧钢牌号
瑞典弹簧钢：1770 1774 1778 1912 1914 1922 1926 1940 1957 1973
英国弹簧钢：38Si7 45SiCrV6-2 46Si7 46SiCrMo6 50SiCrMo6 51CrV4 52CrMoV4 52SiCrNi5 54SiCr6 54SiCrV6 55Cr3 56Si7 56SiCr7 60Cr3 60CrMo3-1 60CrMo3-2 60CrMo3-3 60SiCrV7 61SiCr7 251A85 251A60 251H60 525A58 525A60 525H60 525A61 658A57 658A57 704A60 705A60 705H60 735A51 735H51 735A54 805H60 925A60 251A85 251A60 251H60 525A58 N525A60 535A99 805A20 832H13
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。 1.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
2.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。此外，还从其他钢类，如优质碳素结构钢、碳素工具钢、高速工具钢、不锈钢，选择一些牌号作为弹簧用钢。
日本弹簧钢：SUP6 SUP7 SUP9 SUP9A SUP10 SUP11A SUP12 SUP13 SUJ2 SUJ3 SUJ4 SUJ5 SUP10-CSP SK55-CSP SK85-CSP S70C-CSP S65C-CSP S60C-CSP S55C-CSP S50C-CSP
弹簧材料比较完整版
弹簧材料比较HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。
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20-2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20-2给出了碳素弹簧钢丝的抗拉强度极限。
弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件，以及加工、热处理和经济性等因素，以便使选择结果与实际要求相吻合。
钢是最常用的弹簧材料。
当受力较小而又要求防腐蚀、防磁等特性时，可以采用有色金属。
此外，还有用非金属材料制做的弹簧，如橡胶、塑料、软木及空气等。
碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜、来源方便，但弹性极限低；低锰弹簧钢(如65Mn)：淬透性好、强度较高，淬火后易产生裂纹硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)：弹性极限高，回火稳定性好，力学性能良好；铬钒钢(如50CrVA)：耐疲劳和抗冲击性能好，价格贵，用于要求高的场合。
表20-2 主要弹簧材料及其许用应力注：1.按受力循环次数N不同，弹簧分为三类：Ⅰ类N>106；Ⅱ类N=103～105以及受冲击载荷的场合；Ⅲ类N<103。
2.碳素弹簧钢丝按机械性能不同分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ四组，Ⅰ组强度最高，依次为Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ组。
3.弹簧的工作极限应力τlim：Ⅰ类≤1.67[τ]；Ⅱ类≤1.25[τ]；Ⅲ类≤1.12[τ]。
4.轧制钢材的机械性能与钢丝相同。
5.碳素钢丝的切变模量和弹性模量对0.5～4mm直径有效，>4mm取下限。
超高周疲劳2
ODA现象
Murakami: ODA Shiozawa: GBF (Granular
Bright Facet) Sakai: FGA (Fine Granular Area) Tanaka: FCT (FaCeT) Ochi: RSA (Rough Surface Area)
低应力、长寿命区(通常>106 cyc)
Dr. J E Alison, Prof J W Jones, Dr J M larsen, Prof R O Ritchie
From the second conference, it was agreed that the conference would be held every three years under the name “Very High Cycle Fatigue”
于材料的弹性极限，应 力和应变曲线呈非线性
关系；应变幅控制。
高周疲劳：加载应力相
Internal fatigue limit
对较低，试样处于弹性 范围，应力和应变呈正
比关系；应力幅控制。
超高周疲劳：加载应力 105 106 107 108 109
Cycles to failure
幅可能远低于传统的疲
金属材料超高周(108~1010 周次)疲劳破坏行为
超长寿命金属材料的研发
快速检测金属材料中的非 金属夹杂物和微小缺陷
试验频率与试样发热问题
试验方法标准化问题
可采用附属专用软件完成试样 尺寸的计算、实验应力的设定 和实验数据的采集等。
疲劳试验设备—旋转弯曲疲劳试验机
载荷比R=-1，控制参 量为载荷；
109 3×108 1012
弹簧在石油钻探设备中的抗疲劳设计考核试卷
9.用于检测弹簧疲劳损伤的无损检测方法有__________、__________和__________。
10.弹簧的经济寿命设计是指在满足__________和__________的前提下，寻找成本最低的设计方案。
A.增加弹簧的工作应力
B.降低弹簧的工作应力
C.减小弹簧的刚度
D.增大弹簧的刚度
19.弹簧抗疲劳设计时，以下哪个步骤是错误的：( )
A.确定设计应力
B.计算疲劳寿命
C.优化结构设计
D.忽视环境因素
20.以下哪个软件常用于弹簧的有限元分析：( )
A. AutoCAD
B. SolidWorks
C. ANSYS
6.优化弹簧的结构设计可以降低应力集中，提高疲劳寿命。（√）
7.弹簧的疲劳极限与材料的弹性模量成正比。（）
8.在任何情况下，增加弹簧的卷数都会提高其疲劳寿命。（）
9.弹簧的疲劳测试只能在实验室条件下进行。（）
10.疲劳寿命预测的准确性主要取决于材料的S-N曲线的准确性。（√）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1. D
2. C
3. C4. C5源自 D6. D7. C
8. C
9. D
10. D
11. A
12. C
13. D
14. B
15. A
16. D
17. D
18. B
19. D
20. C
二、多选题
1. ACD
2. ABCD
3. BD
4. ABCD
5. ABCD
6. ABC
注聚工考试：注聚中级工考试题库考点及答案
注聚工考试：注聚中级工考试题库考点及答案1、单选碱水驱油机理主要是碱剂与原油中的（）反应。
A、有机酸B、无机酸C、轻烃D、氧化物正确答案：A2、单选静态混合器适用范围中不包括（）。
A、液--液B、液（江南博哥）--气C、液--固D、气--气正确答案：C3、单选岩石的表面越大，吸附量（）。
A、不变B、越小C、越大D、由多变少正确答案：C4、单选600㎜的管钳的合理使用范围为（）㎜。
A、40～50B、50～62C、62～76D、76～84正确答案：B5、单选聚合物驱油矿场试验区应选择在（）地区。
A、具有不好的注采系统，且边界尽量封闭B、具有不好的注采系统，且边界尽量开放C、具有较好的注采系统，且边界尽量封闭D、具有较好的注采系统，且边界尽量开放正确答案：C6、单选聚驱管线长在1000m以下时，粘损率应控制在（）以内。
A、3%～5%B、5%～7%C、7%～9%D、9%～11%正确答案：C7、单选充满叶轮的液体受（）的作用，向叶轮的四周被高速甩出，高速流动的液体汇集在泵壳内，其速度降低．压力增大。
A、重力B、向心力C、压力D、离心力正确答案：D8、单选随着注入时间的增加，注入水进入的孔道已被复合体系（）。
A、占领B、占据C、侵占D、充满正确答案：B9、单选开关聚合物注入井操作要（）。
A、慢B、快C、平稳D、及时正确答案：C10、单选体系的粘弹效应，可以提高（）驱油效率和微观波及效率。
A、微观B、宏观C、微量D、整体正确答案：A11、单选预压式缓冲器是利用（）把气体和液体隔开。
A、壳体B、活塞C、弹性元件D、隔板正确答案：C12、单选判断水淹层用（）测井资料。
A、声波时差B、自然伽玛C、自然电位D、电阻率正确答案：C13、单选油气在储集层内部运移时，（）起主要作用。
A、压力C、热力D、水动力正确答案：D14、单选某活动扳手规格是150㎜，则该活动扳手最大开口为（）㎜。
A、19B、24C、30D、36正确答案：A15、单选稳定试井最少要求（）级工作制度。
弹簧钢的性能介绍
A[常用牌号]：常用合金弹簧钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途。
常用的合金弹簧钢有60Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA等。
60Si2Mn钢是应用最广泛的合金弹簧钢，其生产量约为合金弹簧钢产量的80％。
它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素弹簧钢高，工作温度达250℃，缺点是脱碳倾向较大，适于制造厚度小于10mm 的板簧和截面尺寸小于25mm的螺旋弹簧，在重型机械、铁道车辆、汽车、拖拉机上都有广泛的应用。
30W4Cr2VA是高强度的耐热弹簧，用于500℃以下工作的[弹簧成型方法]：对直径或板簧厚度大于10 mm的大弹簧，可在比正常淬火温度高出50～80℃的温度热成形，对直径或板簧厚度小于8～10mm的小弹簧，常用冷拔弹簧钢丝冷卷成形。
[为保证弹簧具有高的强度和足够的韧性，通50CrVA钢的力学性能与60Si2Mn钢相近，但淬透性更高，钢中Cr和V能提高弹性极限、强度、韧性和耐回火性，常用于制作承受重载荷、工作温度较高及截面尺寸较大的弹簧。
锅炉主安全阀弹簧、汽轮机汽封弹簧等。
常采用淬火+中温回火。
对热成形弹簧，可采用热成形余热淬火，对热冷成形的弹簧，有时可省去淬火、中温回火工艺，成形后只需进行200～300℃进行去应力退火即可。
弹簧钢热处理后通常进行喷丸处理，其目的是在弹簧表面产生残余压应力，以提高弹簧的疲劳强度。
[性能]：硬度为40～48HRC，有较高的弹性极限和疲劳强度，以及一定的塑性和韧性弹簧是起缓冲、减振和储能等作用。
弹簧一般是在交变应力下工作，常见的破坏形式是疲劳破坏，因此，必须具有高的屈服点和屈强比（σs/ σb）、弹性极限、抗疲劳性能，以保证弹簧有足够的弹性变形能力并能承受较大的载荷。
同时，弹簧钢还要求具有一定的塑性与韧性，一定的淬透性，不易脱碳及不易过热。
一些特殊弹簧还要求有耐热性、耐蚀性或在长时间有稳定的弹性。
中碳钢和高碳钢都可作弹簧使用，但因其淬透性和强度较低，只能用来制造截面较小、受力较小的弹簧。