50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺
目录
1 选材论证
1.1弹簧刚定义
1.2弹簧钢分类
1.3截面硬度分部曲线
2 材料选择
2.1给定条件
2.2技术要求
2.3材料的选择
2.4材料合金元素的分析
3 设计说明书
3.1工艺流程
3.2原材料检验
3.3预备热处理
3.4淬火加中温回火
4.5去应力退火
4.6交验
4.7工装图
4 技术文件
4.1真空炉设备的简介及操作规程
4.2工艺守则
4.3金相组织检验规程
4.4 常用炉型的选择
5 参考文献
摘要
通用合金弹簧钢是用途最广、最重要的弹簧材料.分析了标准合金弹簧钢的合金化特点及常用合金系列.标准合金弹簧钢使用的合金元素不够广泛,合金系列比较简单,未能充分利用多元合金化的效应.分析和研究了弹簧钢合金化的最新发展趋势.其特点是在更广泛和深入地研究合金元素作用、合金系列及合金化理论的基础上,扩大了合金元素的使用范围,特别是使用了很多以前未曾用过的微量合金元素,发展了大量多元(甚至七元或更多)
合金系列,充分利用合金元素的复合合金化效果,明显改善了弹簧钢的性能关键词：弹簧合金钢热处理
1选材论证
1.1弹簧钢定义：
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、弹性极限、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。按照我国习惯，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
1.2弹簧钢分类
1.2.1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。
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、7 0、85和较高锰含量(质量分数) (0.90~1.20%)，如65Mn两类。
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，如优质碳素金钩刚、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。
1.2.2按照生产加工方法分类
1. 热轧(锻) 钢材包括热轧轧圆钢、方钢、扁钢、钢板，锻制圆钢、方钢。
2. 冷拉 (轧) 钢材包括钢丝、钢带、冷拉材(冷拉圆钢)。
1.2.3按照钢材交货状态分类
1. 热轧(锻) 钢材
A.以热轧(锻) 状态交货钢材经热成形制成弹簧，然后进行淬火和回火处理。
B.以退火状态交货钢材经冷成形制成弹簧，然后进行淬火和回火处理。
2. 冷拉(轧) 钢材
A.钢丝
①铅浴等温退火冷拉钢丝(又称派登脱处理冷拉钢丝) 钢
丝制成弹簧后只需进行低温回火，以消除应力。
②油淬火和回火钢丝冷拉成所需尺寸后，进行连续加热、连续油淬火和铅回火。钢丝制成弹簧后只需进行底温火，以消除应力。
③冷拉钢丝(即不经淬火和回火处理的钢丝)
a. 以冷拉状态交货。
b. 以退火、正火或回火处理状态交货。
以上两种状态交货的钢丝制成弹簧后均需进行淬火和回火
处理。
B.钢带
①冷轧状态交货制成弹簧后需进行低温回火，以消除应力。
②淬火和回火状态交货制成弹簧后需进行低温回火，以削除应力。
③退火火状态交货制成弹簧后需进行淬火和回火处理
C.冷拉钢材
以退火状态交货钢材经冷成形制成弹簧，然后进行淬火和回火处理。
1.2.4其他分类方法
除以上所述外，还有一些其他分类方法，例如：
按交货条件要求不同可分为按化学成分(力学性能)交货和
按淬透性交货。
按弹簧工作条件可分为承受静载荷弹簧钢、承受冲击载荷弹簧钢、耐高(低)温弹簧和耐腐蚀弹簧钢等。
性能要求：
1力学性能方面：
由于弹簧是在弹簧范围内工作，不允许产生永久变形。弹性好坏可用应变能或弹性比功（U）表示，根据应力应变曲线
G U E U 2e 2τ或σ∝'∝，根据工件的硬度要求，查阅弹簧热处理工艺手册，可以得到牌号为65，85，55Si 2Mn ，55Si 2MnB ，55CrMn ，60Si2Mn 等都能符合要求[1]。
进一步查阅手册，分析各种钢的主要用途。
综合性能要求和经济性考虑，初选定50Si2Mn钢为使用钢材，所用材料为轧制态的50Si2Mn商品钢。
50Si2Mn的元素含量及临界温度
淬透性的校核：
淬透性：指钢在淬火时能够获得M的能力，它是钢材本身的一种属性。它主要与钢的过冷A的稳定性与临界淬火冷却速度有关。
表示方法：U曲线法，临界直径法和顶端淬火法。
我采用的是[1]根据淬透性曲线确定钢的临界淬透直径：借助于三个图①碳含量与半马氏体区硬度的关系图；②钢的淬透性曲
线；③确定淬透性的线解图。
先根据65Si2Mn 的含碳量，得到其半马氏体硬度，然后通过65的淬透性曲线得到其距水冷端距离，再通过圆棒直径及截面上的位置与端淬试样上至水冷短距离的关系得到65Si2Mn 的临界淬透半径。
50Si 2Mn 的距水端距离由图2-1和图
2-2确定，使用热处理手册[2]得到临界半径尺寸，由查阅热处理技术数据手册[3]得知，50Si 2Mn 的有关参数如下表所示：
表 1—4
强度级别 σb /Mpa 硬度/HRC 推荐的回火温度/
℃
Ⅱ 1610~1900 48~55 430~500
由上表可知，所选材料完全可以满足设计要求，所以选材是正确的。
由弹簧钢的热处理工艺规范查得：
表 1—5
图1—1 图 1—2 图 1—3
钢号热加工温度退火正火
加热始锻温度
/℃冷
却
方
式
硬度
/HRW
温度/
℃
冷
却
方
式
硬度
/HRW
终锻
60Si2Mn 1080~1
120 1020~108
750 炉
冷
≤22
2
830~8
60
空
冷
≤30
2 850~950
高温回火淬火
温度/℃硬度/H
RW 温度/℃冷却剂硬度/HR
C
640~68
870 油》61 回火
各种不同温度回火后的硬度值HRC 常用回
火温度
范围/
℃冷却
剂
硬度H
RC
150℃200
℃
300
℃
400
℃
500
℃
550
℃
600
℃
650
℃
61 60 56 51 43 38 33 29 430~48
0 水，
空冷
45~50
由于50Si2Mn是高合金钢，用水介质淬火时，容易发生开裂，所以采用油做淬火介质，这一点在
表1—5也得到了充分论证。
2材料选择
2.1给定条件
零件名称：弹簧材料：50Si2Mn净重:1.85Kg 批量：大批量
零件简图：
2.2技术要求：
热处理态及硬度: HRC42-45
变形要求：≤1%
组织：马氏体+回火托氏体其它：能承受极限载荷10000N，单圈刚度》=1500N/mm，工作极限载荷下的单圈变形量《=6mm，许用应力740MPa
2.21材料的选择
弹簧选材的原则是：首先满足功能要求，其次是强度要求，最后才考虑经济性。
碳素弹簧钢是弹簧钢中用途广泛，用量最大的钢类。钢中含0.60%～0.90%的碳和0.3%～1.20%的锰，不再添加其它合金元素，使用成本相对较低。碳素弹簧钢丝经适当的加工或热处理，可以获得很高的抗拉强度，足够的韧性和良好的疲劳寿命。但碳素钢丝的淬透性低，抗松弛性能和耐蚀性能差，弹性模量的温度系数较大(高达300×10-6/℃)，适用于制造截面较小，工作温度较低(120℃>)的弹簧。
合金弹簧钢一般含0.45%～0.70%的碳和一定量的Si，Mn，Cr，V，W及B等合金元素。合金元素的加入改善弹簧钢的抗松弛性能，提高钢的韧性，同时显著提高钢的淬透性和使用温度，适用于制造较大截面，较高温度下使用的弹簧。
2.3材料的合金元素分析2.31 50Si2Mn的成分
钢号 C Si Mn Cr Ni
≤P
≤
S
≤
50Si2M n 0.56~0.
64
1.50~
2.
00
0.60~0.
90
0.70~1.
00
0.3
5
0.04
0.04
C:每种合金元素形成碳化物时都要有一定数量的碳与之化合，含碳量低会使部分合金元素失去析出硬化的机会；含碳量过高，多余的碳会和铁形成化合物或其他稳定性差的碳化物，从而降低钢的可加工性及韧性。
W：钨是提高高速钢回火稳定性和耐热性的主要元素。在马氏体中，钨原子和碳原子的结合力很大，提高了马氏体在受热时的分解稳定性，使钢在高达550～600℃时仍能保持高的硬度。钨的碳化物在高温加热时有力的起到阻止晶粒长大的作用。高速钢淬火后在560℃回火时，碳化物析出并作均匀弥散分布；钢中残余奥氏体在回火后冷却时转为马氏体，将产生二次硬化作用。这些都能进一步提高钢的耐磨性和切削性能。
Cr：铬可提高钢的淬透性和回火稳定性，促进W、V等碳化物的析出硬化。V：钒也是提高高速钢回火稳定性和耐热性的元素。钒的碳化物硬度高，晶粒细，有较强的抗集聚能力，随着钒含量增加，钢的耐磨性大幅度提高，但可磨削性显著降低，增加了刃磨困难。为此钒的含量一般不超过3%。
Si：有助于提高钢的耐热性和热硬性，但韧性较差。
Al: 铝的作用和钴相似，并有容易形成致密氧化膜而起着防止沾刀的作用。
S、N：加入少量的硫，可以得到易切削的高速钢；加入少量的氮，可以增加钢的红硬性，提高刀具的切削性能。
3设计说明书
3.1工艺流程
原材料检查——前期预处理——下料（剪断）——料头锻扁——加热——卷绕成型——淬火（淬火介质为油）——中温回火（带芯棒）——初步检验——整形——去应力退火（带芯棒）——检验——喷砂——立定处理——断面加工——检验——表面防腐处理——入库
3.2原材料检验
3.2.150Si2Mn的成分
钢号 C Si Mn Cr Ni
≤P
≤
S
≤
50Si2M n 0.56~0.
64
1.50~
2.
00
0.60~0.
90
0.70~1.
00
0.3
5
0.04
0.04
3.2.2初步检验
供货商提供的质量证明书为原件，应清晰易辩，不得涂改，生产厂家的质量检验公章、合格章应清楚，不得被其他文字、印章遮盖，供货商在空白处应加盖公章；如供货商提供的质量证明书为复印件，其要求同原件，供货商并注明原版质量证明书存放处；否则作退货处理。
原材料的批次号与质量证明书上的批次号必须一致，如不一致作退货处理；
原材料规格型号、材质、与采购计划必须一致，如不一致作退货处理；
原材料数量、重量与采购计划须一致，如不一致需作进一步处理，少的需追加，多的呈报主管副总经理批示。
原材料价格与采购计划须一致，如不一致需作进一步协商处理，并呈报主管副总经理批示。
原材料的表面不得有裂纹、折叠、结疤和重皮，表面不得有严重锈蚀、麻点和划痕，无明显变形。检验合格后，填写记录，开出原材料检验委托单，并附质量证明书、采购计划，由质检部门进行抽检，；如不合格作退货处理；
3.2.3质量部检验
钢材的批次号与质量证明书上的批次号是否一致；品种、规格、性能等应符合现行国家相关标准和设计要求；如不相符作退货处理；符合的，通知作外观检验。
外观检验：
钢材外观检验：表面不得有裂纹、折叠、结疤、夹渣和重皮；表面有锈蚀、麻点和划痕时，其深度不得大于该钢材负允许偏差值的1/2，且钢材表面局部缺陷，累计大于该钢材面积的1% ，应作退货处理。钢材端边或断口处不应有分层、夹渣等缺陷。
检验方法：采用目测、卡尺、钢直尺、拉线、钢卷尺检查
检验数量：外露部分全数检查，必要时拆包抽检。
参照标准：GB/T2975 《钢材力学及工艺性能试验取样位置及试样制备》。
钢材外形尺寸检验：长度、宽度、厚度的允许偏差应符合现行国家相关标准；
检验方法：用卡尺、钢卷尺、角尺、直尺、测厚仪等检测
检验数量：每一品种、规格的钢材抽查不少于5件；
如外观检验不合格，理、化检验不必进行检测。
3.2.4精度要求及检验方法
随机抽取3根棒状原料，用锯片沿轴向和纵向各切取3块试样，在切取试样的同时采用水冷却，以防温度升高引起材料纤显
表4-5
低倍检验方法：
采用热浸蚀方法，将钢板切片置于热酸中腐蚀之后再检验。使用50%盐酸水溶液为腐蚀剂。将酸液加热到70 ℃后，把样品放入酸液溶液中并保温，待显示出缺陷后取出放入中和槽，然后再取出并用水将检验面上的酸液冲洗干净并吹干后用低倍显微
镜进行检验，检验内容包括疏松、缩孔、偏析、白点、夹杂、裂纹。
3.2.
4.1 疏松
疏松是钢不致密的表现，多出现于钢锭的上部，在化学成分上疏松点的碳、硫、磷含量比集体偏高。根据疏松在横断面上的分布位置，将疏松分为一般疏松和中心疏松。
（1）一般疏松。钢材横截面上组织不致密，腐蚀后整个截面上呈分散的小孔隙和暗黑色小圆点。
（2）中心疏松。钢材横截面上轴心区域组织不致密，腐蚀后有聚集的小孔隙、凹陷的暗黑点和中心变黑的现象。
3.2.
4.2 缩孔
在钢材横截面的轴心区域，浸蚀后显现出不规则的皱折缝隙或空洞，周围集聚严重的疏松、偏析和非金属夹杂物。由于热加工的影响，缩孔的位置常常造成偏心。在钢材的纵向截面上，缩孔表现为非结晶构造的条带和疏松，有时存在杂质。正常情况下，钢锭在切除冒口时即可将冒口切去，但若缩孔较深或产生二次缩孔，以及钢锭切头量过少使缩孔未能切净，钢中仍会存在部分缩孔，或因此引起的二次裂纹，称为缩孔残余。
3.2.
4.3 偏析
偏析是指钢中化学成分分布不均匀的现象。在化学成分上，偏析带上的碳、硫、磷以及其它杂质的含量较基体较高，其中以碳的增高为最显著。经浸蚀后可能见到的偏析主要有方框形偏析、中心偏析和点状偏析。
（1）方框形偏析。在钢材的横截面上，腐蚀后显现出由致密的暗黑色小点组成的颜色较深的方框形，方框以内的组织较外部不致密。由于热加工变形的影响，方框有时变成不规则的“◇”形、“×”形乃至任意形状。
（2）中心偏析。在钢材横截面的中心部位，腐蚀后显现出形状不规则的深暗色斑点。
（3）点状偏析。在钢材的横截面上，腐蚀后显现出分散的、不同形状、不同大小、略有低陷的暗黑色斑点，在钢材的纵断面上呈暗色条带，严重时往往伴有气泡出现。
3.2.
4.4 夹杂
钢中的夹杂分为三类：金属夹杂、非金属夹杂和翻皮。
（1）金属夹杂。在钢材的横截面上，浸蚀后显现出边界清晰、与基体金属颜色明显不同的异形金属块。
（2）非金属夹杂。在钢材的横截面上，浸蚀后表现为有一定深度又不规则的小空洞，有时可见到白色或其它颜色的夹杂颗粒，分布无一定规律。
（3）翻皮。在钢材横截面上，浸蚀后可见到亮白色或暗色的、弯曲且不规则的细长带，缺陷内部及周围常常有非金属夹杂和气孔。在纵向截面上，显示为不同颜色的非结晶构造的条纹。，严重时呈层状。
3.2.
4.5 白点
在钢材的横截面上，浸蚀后可见到直的、弯曲的或锯齿形的
细长裂纹，位置多在1/3~1/2半径（或壁厚）处，也有的处于中心位置。白点的位置与钢材及锻件的冷却条件有关，冷却越快白点越接近表面，冷却缓慢则白点趋向中心。冷却快形成的白点数量多长度短，冷却慢形成的白点数量少长度较长。在纵向断口上，白点多显示为圆形或椭圆形的银白色斑点，直径从零点几毫米至十几毫米乃至几十毫米。
3.2.
4.6 裂纹
（1）轴心晶间裂纹。轴心晶间裂纹是钢锭凝固结晶时产生的热裂纹，在热轧和锻压时未能焊合而遗留在成材中，在钢材横截面的中心区域，浸蚀后显示为蜘蛛网状裂纹。
（2）发纹。发纹是钢中夹杂和气孔等缺陷在加工时延伸而形成的，它表现为沿钢材的加工方向的类似头发丝粗细的裂纹。
3.2.
4.7 .磷、硫元素偏析的检验
正常情况下，钢中都含有微量的硫和磷，其分布也是不均匀的。但若硫化物和磷化物偏析严重，会引起钢的热脆性和冷脆性。采用印痕法检验磷化物和硫化物的分布状况。
验收结论：符合标准收货，不符合，退货
3.3预备热处理
3.3.1选用工艺
选用工艺为正火，正火是将钢加热到Ac3或AC cm以上30~5 0℃并保温一定时间，然后出炉在空气中冷却的热处理工艺。与完全退火相比，二者的加热温度及保温时间相同，但正火冷却速度较快，转变温度较低，发生伪共析转变。
3.3.2正火的目的
1．低碳钢正火的目的之一是为了提高切削性能。但是对有
些含碳量低于0．20％的钢，即使按通常正火温度正火后，自由铁索体量仍过多，硬度过低，切削性能仍较差．为了适当提高硬度，应提高加热温度(可比Ac3高100℃)，以增大过冷奥氏体的稳定性，而且应该增大冷却速度，以获得较细的珠光体和分散度较大的铁素体。
2．中碳钢的正火应该根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式。含碳量较高，含有合金元素，可采用较缓慢冷却速度，如在静止空气中或成堆堆放冷却，反之则采用较快冷却速度。
3．过共析钢正火，一般是为了消除网状碳化物，故加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中。为了抑制自由碳化物的析出，使其获得伪共析组织，必须采用较大冷却速度，如鼓风冷却、喷雾冷却，甚至油冷或水冷至Ar1点以下的温度取出空冷。
4．双重正火。有些锻件的过热组织或铸件粗大铸造组织，一次正火不能达到细化组织的目的，为此采用二次正火，始可获得良好结果．第一次正火在高于Ac3点以上150—200℃的温度加热，以扩散办法消除粗大组织，使成分均匀；第二次正火以普通条件进行，其目的是细化组织．
我们选择的是一次正火热处理，在上述的目的中，我们的目的是消除原料中的残余的应力以及消除网状碳化物。
3.3.3正火作用
正火冷却速度较退火快些，所得到的组织较细，对于亚共析钢主要是细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；对于力学性能要求不高的普通结构零件，正火可作为最终热处理；对于低中碳结构钢，主要是提高硬度，改善切削加工性能，高碳钢则应采用退火；对于过共析钢，有利于球化退火，为淬火作组织准备。
3.3.4正火工艺规范示意图：
3.4淬火加中温回火
将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
3.4.1淬火加热方式及加热温度的确定原则
淬火一般是最终热处理工序。因此，应采用保护气氛加热或盐炉加热。只有一些毛坯或棒料的调质处理(淬火、高温回火)可以在普通空气介质中加热。因为调质处理后尚须机械切削加工，可以除去表面氧化、脱碳等加热缺陷。但是随着少、无切削加工的发展、调质处理后仅是一些切削加工量很小的精加工，因而也要求无氧化，脱碳加热。
淬火加热一般是热炉装料。但对工件尺寸较大，几何形状复杂的高合金钢制工件，应该根据生产批量的大小，采用预热炉(周期作业)预热，或分区(连续炉)加热等方式进行加热。
1：淬火加热温度：
淬火加热温度，主要根据钢的相变点来确定。对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3+（30—50℃)，过共析钢则为Ac1 +(30—50℃)。之所以这样确定，因为对亚共析钢来说，若加热温
度低于Ac3，则加热状态为奥氏体与铁素体二相组成，淬火冷却后铁素体保存下来，使得零件淬火后硬度不均匀，强度和硬度降低。比Ac3点高30—50℃的目的是为了使工件心部在规定加热时间内保证达到Ac3点以上的温度，铁素体能完全溶解于奥氏体中，奥氏体成分比较均匀，而奥氏体晶粒又不致于粗大。对过共析钢来说，淬火加热温度在Ac1～Ac3之间时，加热状态为细小奥氏体晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳物。这种组织不仅有高的强度和硬度、高的耐磨性，而且也有较好的韧性。如果淬火加热温度过高，碳化物溶解，奥氏体晶粒长大，淬火后得到片状马氏体(孪晶马氐体)，其显微裂纹增加，脆性增大，淬火开裂倾向也增大。由于碳化物的溶解，奥氏体中含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，钢的硬度和耐磨性降低。高于Ac1点30—50℃的目的和亚共析钢类似，是为了保证工件内各部分温度均高于Ac1。
2：注意：确定淬火加热温度时，尚应考虑工件的形状、尺寸、原始组织、加热速度、冷却介质和冷却方式等因素。
在工件尺寸大、加热速度快的情况下，淬火温度可选得高一些。因为工件大，传热慢，容易加热不足，使淬火后得不到全部马氏体或淬硬层减薄。加热速度快，工件温差大，也容易出现加热不足。另外，加热速度快，起始晶粒细，也允许采用较高加热温度。在这种情况下，淬火温度可取Ac3+(50—80℃)，对细晶粒钢有时取Ac3+100℃。对于形状较复杂，容易变形开裂的工件，加热速度较慢，淬火温度取下限。
考虑原始组织时，如先共析铁素体比较大，或珠光体片间距较大，为了加速奥氏体均匀化过程，淬火温度取得高一些。对过共析钢为了加速合金碳化物的溶解，以及合金元素的均匀化，也应采取较高的淬火温度。例如高速钢的Ac1点为820—840℃，淬火加热温度高达1280℃。
考虑选用淬火介质和冷却方式时，在选用冷却速度较低的淬火介质和淬火方法的情况下，为了增加过冷奥氏体的稳定性，防止由于冷却速度较低而使工件在淬火时发生珠光体型转变，常
取稍高的淬火加热温度。
二、淬火加热时间的确定原则
淬火加热时间应包括工件整个截面加热到预定淬火温度，并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间。因此，淬火加热时间包括升温和保温两段时间。在实际生产中，只有大型工件或装炉量很多情况下，才把升温时间和保温时间分别进行考虑。一般情况下把升温和保温两段时间通称为淬火加热时间。当把升温时间和保温时间分别考虑时，由于淬火温度高于相变温度，所以升温时间包括相变重结晶时间。保温时间实际上只要考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需时
间即可。在具体生产条件下，淬火加热时间常用经验公式计算，通过试验最终确定。常用经验公式是D
τ
α
K*
*
式中
τ——加热时间，(min)；
a——加热系数，(min／mm)；
K——装炉修正系数；
D——零件有效厚度(mm)。
加热系数口表示工件单位厚度需要的加热时间，其大小与工件尺寸、加热介质和钢的化学成分有关。装炉量修正系数X是考虑装炉的多少而确定的。装炉量大时，K值也应取得较大，一般由实验确定；工件有效厚度D的计算，可按下述原则确定：圆柱体取直径，正方形截面取边长，长方形截面取短边长，板件取板厚，套筒类工件取壁厚，圆锥体取离小头2／3长度处直径，球体取球径的0．6倍作为有效厚度D。
三、淬火介质及冷却方式的选择与确定
淬火介质的选择，首先应按工件所采用的材料及其淬透层深度的要求，根据该种材料的端淬曲线，通过一定的图表来进行选择。其选择方法已在本章淬透性一节讲述。若仅从淬透层深度角度考虑，凡是淬火烈度大于按淬透层深度所要求的淬火烈度的淬火介质都可采用。但是从淬火应力变形开裂的角度考虑，淬火介质的淬火烈度愈低愈好。综合这两方面的要求，选择淬火介质的
第一个原则应是在满足工件淬透层深度要求的前提下，选择淬火烈度最低的淬火介质。
3.4.2中温回火（350～500℃）
中温回火后的组织为回火托氏体，它是由尚未发生再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状渗碳体组成，其形态仍为淬火马氏体的片状或板条状。中温回火的主要目的是为了获得高的屈强比，高的弹性极限，高的韧性，回火托氏体的硬度为35～45HRC。中温回火主要用于处理各种弹簧、锻模。所以我们在工艺中选择中温回火。具体的淬火和回火温度和保温时间，参照热处理手册查阅得知。
3.5去应力退火
定义：为了去除由于塑性形变加工、焊接等造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。
冷形变后的金属在低于再结晶温度加热，以去除内应力，但仍保留冷作硬化效果的热处理，称为去应力退火。
在实际生产中，去应力退火工艺的应用要比上述定义广泛得多。热锻轧、铸造、各种冷变形加工、切削或切割、焊接、热处理，甚至机器零部件装配后，在不改变组织状态、保留冷作、热作或表面硬化的条件下，对钢材或机器零部件进行较低温度的加热，以去除（全部或部分的）内应力，减小变形、开裂。
进行去应力退火时，金属在一定温度作用下通过内部局部塑性变形(当应力超过该温度下材料的屈服强度时)或局部的弛豫
过程(当应力小于该温度下材料的屈服强度时)使残余应力松弛
而达到消除的目的。在去应力退火时，工件一般缓慢加热至较低温度(灰口铸铁为500～550℃，钢为500～650℃，有色金属合金冲压件为再结晶开始温度以下)，保持一段时间后，缓慢冷却，以防止产生新的残余应力。
去应力退火并不能完全消除工件内部的残余应力，而只是大部分消除。要使残余应力彻底消除，需将工件加热至更高温度。在这种条件下，可能会带来其他组织变化，危及材料的使用
弹簧的热处理工艺(P103) 弹簧的热处理工艺,主要是根据弹簧的品种和加工状态来制定的,概括起来可分为三种类型, 第一种,凡是用经过强化处理的钢丝,如碳素弹簧钢丝,琴钢丝,, 油淬火回火弹簧钢丝和 钢带一冷成形工艺制作的弹簧,形成后只需进行去应力退火处理 第二种,凡是用经过固溶处理和冷拉强化的奥氏体不锈钢, 沉淀硬化的不锈钢钢丝, 钢带和铜镍合金材料以冷成形工艺制作的弹簧,成形后需进行时效硬化处理. 第三种,凡是用热成型和以退火材料冷卷的弹簧，均需进行淬火回火处理。 弹簧的淬火和回火 1弹簧的淬火淬火就是把钢加热到临界温度ＡC3或AC1 以上保温一定时间，使其奥氏体化，再以大于临界了冷却速度急剧了冷却，从而获得马氏体组织的热处理方法。 对于一般热卷螺旋的弹簧，热弯板簧以及热冲压的蝶形弹簧，最好是在热成之后，利用其余热立即淬火。这样可以省去一次加热，减少弹簧的氧化脱碳程度，既经济又改 善了弹簧的表面质量。例如60Si2MnA钢板弹簧目前采用的热处理工艺是在900—925℃弯片之后，在850—880℃入油淬火。若受条件限制，也可在成形之后重新加热淬火。 冷成形的弹簧剩余应力较大，在淬火加热时，由于剩余应力的释放，变形较大。为了保证弹簧尺寸精度，可在淬火之前加一次去应力退火处理,这样可以减轻淬火加热变形程度. 弹簧的淬火温度可根据弹簧材料的临界温度而定.淬火后弹簧材料的金相组织中,应无自由铁素体和渗碳体,以免导致不均匀变形或疲劳强度的下降.淬火加热时,应尽量防止氧化和脱碳.为了保证弹簧的质量,在弹簧钢材的技术标准和各种金属弹簧的制造与验 收技术条件中,对脱碳层的深度都有明确规定. 目前,大型弹簧成形加热和淬火加热,多采用火焰炉或电炉.为了防止或减轻表面氧化和脱碳,得到较高的表面质量,最好采用可控制气氛的加热炉,或使炉中气氛略带还原性,并采用高温快速加热的方法,对中小弹簧,可用脱氧良好的盐浴炉进行淬火加热. 弹簧淬火宜在油中冷却,以避免变形和开裂.用尺寸较大的碳钢材料制造的弹簧,当要求不高时,可用水冷. 为了减小变形量,除了采用正确的加热和冷却方法外,有时还采用专用淬火夹具进行成形淬火,例如板簧在弯板机上淬火,中,小型螺旋弹簧装在心轴上或专用夹具上进行加 热和冷却. 2.弹簧的等温淬火主要应用在要求热处理变形小和希望获得良好的塑性和韧性的 情况. 等温淬火就是将弹簧加热到钢种的淬火温度,保温一定时间,以获得均匀的奥氏体组织,然后淬入Ms点以上20—50℃的熔盐中,等温足够的时间,使过冷奥氏体基本上完全转变成贝氏 体组织,再将弹簧取出,在空气中冷却.这种处理比普通淬火,回火处理的材料具有更高的延 展性和韧性,而且弹簧极少变形或开裂.如果在等温淬火后再加一次略高于等温淬火温度的 回火,则弹性极限和冲击韧性还能有所提高,而强度并没有大的变化. 等温淬火时,盐浴的温度是根据弹簧所要求的力学性能决定的,必须严格控制.通常是稍高于该钢种的Ms点,获得下贝氏体组织.如温度偏高,得上贝氏体组织,其硬度较前者低;如温度过低,虽能提高弹性极限,但塑性,韧性较差,以致失去等温淬火的优越性. 弹簧的等温淬火规范,即等温淬火温度和等温淬火保温时间,必须按照该钢号的等温转变 曲线图确定.表4-1为几种常用弹簧钢丝的等温淬火规范. 2.弹簧的回火将淬火后的弹簧重新加热到低于Ac1的某一选定温度,并保温一定时间,
攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：65Si2MnW A弹簧钢的热处理工艺设计学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业： 20 XX级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程一班 指导教师： X X 职称：讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
摘要 本课设计了65Si2MnWA弹簧钢的热处理工艺设计。其主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（去应力退火）、渗碳、油淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。65Si2MnWA弹簧钢是热轧弹簧钢中合金弹簧钢的一种，钢中含碳量增加能有效的提高冷变形强化或马氏体相变强化效果，获得较高的强度和弹性极限，这是碳素弹簧钢的主要优点。但是，碳素弹簧钢的淬透性小，抗应力松弛性能不够好、耐蚀性差和弹性模量温度系数较大，只能用于制造截面积较小、工作温度不高的弹簧。为了改善上述性能，在钢中加入Si、Mn、Cr、Ni、V、W、Nb及B等合金元素制成合金弹簧钢。 关键词：65Si2MnWA弹簧钢，去应力退火，淬火，低温回火
目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2设计的技术要求 (1) 2、设计方案 (2) 2.1 65Si2MnWA弹簧钢设计的分析 (2) 2.1.1工作条件 (2) 2.1.2失效形式 (2) 2.1.3性能要求 (2) 2.2钢种材料 (3) 3、设计说明 (4) 3.1加工工艺流程 (4) 3.2具体热处理工艺 (4) 3.2.1预备热处理工艺 (5) 3.2.2机械加工 (5) 3.2.3渗碳工艺 (5) 3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (6) 4、质量检验项目 (7) 5、分析与讨论 (8) 6、结束语 (9) 7、热处理工艺卡片 (10) 参考文献 (11)
弹簧热处理常见的问题及预防 热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。而在弹簧的热处理过程中会出现这样那样的问题，那么我们该如何预防那些问题的出现呢？ 弹簧热处理常见问题一：开裂和变形 弹簧淬火后的开裂和变形是热应力和组织应力共同作用的综合结果。热应力是弹簧在淬火加热和冷却的过程中材料表面和内部存在温差造成热胀冷缩不一 致造成的。 组织应力是由于奥氏体和其转变产物的比容不同以及弹簧的表里各部分之 间的组织转变时间不同造成的内应力。热应力的特点是弹簧表面受到压应力，内部受到拉应力。组织应力的特点是弹簧表面受限时发生永久变形，如果超过强度极限，弹簧机会开裂。 一般说，大多数弹簧的线径都比较细，热应力相对比较小，占主要的组织应力，尤其有些弹簧在水淬以后组织应力很大，如控制不当容易造成开裂。 预防淬火裂纹，从热处理方面应该减少内应力着手，在淬火的过程中注意 一下几点： （1）过热倾向较大的弹簧材料如65Mn，Si-Mn系弹簧钢，加热温度不宜取的太高，以免过热。 （2）在保证淬透的情况下，尽量使用冷却性能温和的介质。对线径较粗，油淬不能淬透，要改用水淬的弹簧，加热温度可以适当降低20-40℃，水冷到250℃左右即可出水空冷，以减少组织应力。 （3）淬火后的弹簧要及时回火，水淬的弹簧最好能立即回火，油淬弹簧一般也应在8h内回火完毕，一时来不及回火的弹簧应先进行一次低温消除应力回火。 弹簧和其他刚性零件不同，柔度大，加热时容易变形，为减少变形，可使用淬火压床进行定型淬火，在回火时则可采用定型夹具，套芯棒、管子或对弹簧间距加入楔子等办法把变形矫正后回火。 弹簧热处理常见问题二：过热和过烧 淬火加热温度过高或在高温下停留的时间过长，都会使奥氏体晶粒粗大，淬火后得到粗针状的马氏体组织，甚至出现魏氏组织，弹簧过热后脆性上升，疲劳性能下降，容易形成淬火裂纹，或弹簧早期失效。 弹簧过热后可以通过细化晶粒的退火予以补救。假如加热的温度过高。以致奥氏体晶界局部已经熔化，这种行为称之为过烧，过烧的退火无法补救，只能报废。造成过热过烧的原因大都是在成型或热处理时炉温失控，有时弹簧碰到电热丝或电极棒也会造成局部过热或过烧。 弹簧热处理常见问题三：硬度过高和过低 硬度过高一般是由回火温度过低或保温时间不足引起的，造成上述情况的原因有测温仪表失灵、钢种搞错（如60Si2Mn当作50CrVA），有时在用箱式炉回火时，尤其当装炉量较大时，各部分的炉温常常很不均匀，靠近炉门处的炉温偏低、，在此区域回火的弹簧可能也会发生硬度偏高的现象。硬度过高的弹簧可以进行再次回火予以纠正。 造成硬度过低，淬火方面原因是淬火的温度过低，保温时间不足，或冷却速度不足，回火方面的原因是回火温度太高。硬度过低的弹簧要进行重新淬火回火
S i M n弹簧钢的热处理工 艺 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺 目录 1 选材论证 弹簧刚定义 弹簧钢分类 截面硬度分部曲线 2 材料选择 给定条件 技术要求 材料的选择 材料合金元素的分析 3 设计说明书 工艺流程 原材料检验 预备热处理 淬火加中温回火 去应力退火 交验 工装图 4 技术文件 真空炉设备的简介及操作规程
工艺守则 金相组织检验规程 常用炉型的选择 5 参考文献 摘要 通用合金弹簧钢是用途最广、最重要的弹簧材料.分析了标准合金弹簧钢的合金化特点及常用合金系列.标准合金弹簧钢使用的合金元素不够广泛,合金系列比较简单,未能充分利用多元合金化的效应.分析和研究了弹簧钢合金化的最新发展趋势.其特点是在更广泛和深入地研究合金元素作用、合金系列及合金化理论的基础上,扩大了合金元素的使用范围,特别是使用了很多以前未曾用过的微量合金元素,发展了大量多元(甚至七元或更多)合金系列,充分利用合金元素的复合合金化效果,明显改善了弹簧钢的性能 关键词：弹簧合金钢热处理 1选材论证 1.1弹簧钢定义： 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、弹性极限、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
中石化清江石化有限责任公司2台×2000m3液化气球罐 热处理工艺方案 二○○○年七月
目 录 1. 编制依据 2. 概况 3. 热处理方法与工艺 4. 流程与装置 5. 热处理前准备 6. 热处理操作 7. 劳动力组合与岗位细则 8. 热处理效果评定 9. 质量保证措施 10. 安全措施 11. 机具及材料一览表 12. 热工计算 13. 附图 13.1 2000m3球罐整体热处理工艺流程图(1) 13.2 2000m3球罐整体热处理保温图(2) 13.3 2000m3球罐整体热处理测点布置图(3) 13.4 2000m3球罐整体热处理工艺曲线(4) 13.5 2000m3下级板温度补偿电加热器布置图 (5) 13.6 喷嘴结构示意图(6) 13.7 焊接试板固定示意图(7)
1. 编制依据及执行规范 1.1 编制依据 1.1.1 2000m3球罐工艺图 1.2 执行规范 1.2.1 《球形储罐施工及验收规范》GBJ94-98 1.2.2 《球形储罐工程施工工艺标准》SHJ512-90 1.2.3 《钢制球形储罐》GB12337-98 1.2.4 《钢制压力容器》GB150-98 1.2.5 《压力容器安全技术监察规程》 2. 概 况 2.1 概况介绍 清江石化有限公司2000m3液化气球罐为现场组焊的压力容器，根据施工图的要求为消除球罐组装与焊接的残余应力和变形，改善焊缝及热影响区的组织，减少产生应力腐蚀条件，需现场对这台球进行整体热处理。 2.2 主要技术参数 容 积 2000m3 内 径 φ15700mm 材 质 16MnR 介 质 液化石油气 壁 厚 48mm 设计压力 1.75Mpa 设计温度 50℃ 容器类别 Ⅲ 重 量 329624kg 结构形式 混合式
精密弹簧热处理方法 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 *冷成型的压缩弹簧冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。
一、工作条件以及材料与热处理要求 1.形状简单,断面较小,受力不大的弹簧 要求: 65 785-815℃油淬,300℃400℃、500℃。600℃回火，相应的硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火, HRC42-48. 2.中等负荷的大型弹簧 要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧65Mn 淬火回火HB280-370) 3.重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧 要求: 50CrVA、60SiMnA 860℃油淬,475℃回火,HRC40-45 4.在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧 要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418 5.机车、车辆、煤水车或板弹簧 要求: 55SiMn、60Si2Mn HRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441) 6.车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧 要求: 55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrA 淬火,回火,HRC40-47 或HB370-441 7.柴油泵柱塞弹簧、喷油嘴弹簧、农用柴油机气阀弹簧及中型、重 型汽车的气门弹簧和板弹簧 要求: 50CrVA 淬火,回火,HRC40-47
北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写：赵贵波 审核： 批准： 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月
目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29
弹簧钢热处理工艺方法有哪些？ 答：弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧，在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法①退火与正火处理：球化退火和软化退火处理，硬度在225HBS。退火工艺见表6-4。表6-4 弹簧钢退火工艺序号钢号临界温度/℃退火正火Ac1/Ar1Ac3/Ar3Ms温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB 165727 /769752/730 答：弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧，在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法 ①退火与正火处理：球化退火和软化退火处理，硬度在≤225HBS。退火工艺见表6-4。 表6-4 弹簧钢退火工艺
②淬火、回火处理：淬火处理的加热温度见表6-5，一般在Ac3（或Acm）+( 30～50)℃。在盐浴炉中的加热系数a=0.5 min/mm，空气炉中的加热系数按1.2～2min/mm。空气炉加热时应防止氧化脱碳，装炉时可以在弹簧内径内穿入杆状吊具，且水平淬火，防止螺旋式工件变形。淬火介质选择时注意合金钢使用油淬火介质，大截面可以使用水油淬火。 回火处理时尽量选用带风机的回火炉，增加回火的均匀性，大多数弹簧的硬度在45～50HRC，片簧在40～45HRC。回火温度一般在400～500℃，回火保温时间按经验公式：保温时间T(min)=30+3d（适用于弹簧丝径d=12mm以下），T(min)=30+3d（适用于弹簧丝径d=12mm以上）。 回火之后一般采用水冷或油冷的快速冷却方式，防止回火脆性。
表6-5 弹簧钢淬火、回火工艺规范 ③贝氏体等温处理：根据Ms点确定贝氏体等温温度，淬火介质选用硝盐，经过等温处理的弹簧疲劳寿命高。(2)冷成型弹簧热处理工艺方法。对于冷轧钢带、钢板、冷拉钢丝成型的弹簧，需要进行去应力处理，压扭簧的处理温度在240～280℃；拉簧的处理温度在200～300℃，保温时间约30min处理，处理之后的冷却均采用水冷。
京隆发电有限公司烟气脱硝改造工程 钢结构焊接热处理工艺 施工措施 批准： 审核： 编制： 南京龙源环保有限公司京隆项目部
目录 一、编制依据 (2) 二、材料介绍 (2) 三、焊接施工流程 (3) 四、焊接工艺参数的选择 (3) 五、现场焊接顺序： (4) 六、现场技术管理 (9) 七、作业的安全要求及措施 (9)
内蒙京隆电厂2×600MW机组烟气脱硝工程，SCR钢架的主立柱、梁、垂直支撑全部采用"H"型钢，母材材质为Q345（属低合金结构钢），钢架主立柱采用分段对接方式连成一体，其中"H"型钢的腹板采用高强螺栓连接，翼缘板之间的连接采用对接焊接方式。 一、编制依据 1.1《火电施工质量检验及评定标准》(焊接篇)1996年版。 1.2《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004。 1.3《电力建设安全工作规程》（第1部分：火力发电厂） DL5009.1—2002。1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-2002。 1.5《管道焊接超声波检验技术规程》DL/T820-2002。 1.6《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-1996。 1.7京隆电厂脱硝钢架安装相关图纸 1.8《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）2006版。 二、材料介绍 1. Q345化学成分如下表（%）： 2.Q345力学性能如下表（%）： 其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa
3. Q345钢的焊接特点 3.1 碳当量(Ceq) Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。 3.2 Q345钢在焊接时易出现的问题 3.2.1 热影响区的淬硬倾向 Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。 3.2.2 冷裂纹敏感性 Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。 三、焊接施工流程 1、坡口清理准备→点固→焊前预热→焊接→施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（合格）焊接材料的选用 2、由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。 3、对于要求焊接的部位严格按图纸要求施焊，注意坡口角度、间隙及焊角高度。 4、焊接过程应注意层间清理和层间检查,确保无裂纹、气孔、夹渣等缺陷,方可继续施焊。 5、焊接过程应注意接头和收弧质量,接头应熔合良好,收弧时弧坑应填满,以防弧坑裂纹。 6、焊接工作应一气呵成,更换焊条时应迅速,中途不应无故停顿，注意层间熔化,避免出现夹沟。焊接过程中途因故停止后重新焊接时，必须检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、生锈、水迹等，发现问题及时处理。 四、焊接工艺参数的选择
合金弹簧钢的热处理
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合金弹簧钢的热处理 我要打印 IE收藏放入公文包 文章来源：斯普弹簧信息网添加人：ｌina 添加时间：2007-9－14 14:3４:18 当弹簧材料的截面较大或使用条件较苛刻时,碳素钢已不能满足使用要求,这类弹簧必须使用合金弹簧钢制造。在合金弹簧钢中由于添加了合金元素，不仅使淬透性增加，而且具有碳素钢所没有的宝贵性能。下面介绍常用合金弹簧钢的热处理规范。 1.硅锰钢的热处理由于我国硅锰合金元素资源丰富,硅锰钢是弹簧钢应用广泛的材料之一。这类钢材具有成本低,淬透性好，抗拉强度、屈服点、弹性极限高,回火稳定性好等优点。但硅锰钢为本质粗晶粒钢,过热敏感、脱碳倾向大、易产生石墨化，所以在热处理时淬火温度不宜过高、保温时间不宜过长，以防止晶粒粗大和脱碳。常用硅锰弹簧钢的热处理工艺及力学性能见表4—9和表4 —1０。 表1 常用硅锰钢热处理工艺规范及力学性能
材 料淬火温度 ／℃ 冷却 剂 硬度 HRC 回火温度 ／℃ 硬度 HRC 抗拉强度 σb／MPa 屈服点 σs／MP a 断面收缩 率 ψ(％) 伸长率 δ(％) 55Si2Mn 60Si2Mn 60Si2Mn A 70Si3Mn A 860～880 850～870 850～870 850～870 油 油 油 油 ＞58 ＞60 ＞60 ＞62 440 440 440 430 47 48 48 52 1340 1680 1680 1810 1180 1470 1470 1620 ＞40 44 44 20 10 11 11 5 表2 不同回火温度下的硬度值 温度／℃ 材料200 250 300 350 400 450 500 550
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。 目前弹簧制造方法采用钢材和工艺路线的不同可分为三类。 其一采用冷轧钢带和冷拔钢丝、冷卷成型，经淬火回火或低温回火； 其二采用热轧不退火钢材，热成形后，进行淬火回火，一般板簧及大型卷簧的制造都采用此方法； 其三采用热轧退火钢材，冷卷成型，除应力整型后，再加热淬火和回火热处理，一般钢丝直径在6-12mm的中型卷簧。 弹簧钢的热处理可分冷拔钢丝的热处理和热轧弹簧钢的热处理。 冷拔钢丝的热处理是先对材料进行淬火+中温回火，获得回火托氏体组织，成形后进行低于150℃去除应力回火。 热轧弹簧钢的热处理是热成形后的弹簧，可在830～890℃加热后油淬火、400～480℃回火，获得回火托氏体组织。如果弹簧钢丝直径太大（＞15mm）、板材太厚（＞8mm），会出现淬不透现象，结果弹性极限下降，疲劳强度降低。 弹簧在服役时承受的弯曲应力、旋转应力在表面，故它的表面状态非常重要。热处理时的氧化脱碳是预防的重点，加热时要严格控制炉内气氛，尽量缩短加热时间。弹簧经热处理后，一般要进行喷丸处理，使表面强化并在表面产生残余压应力，以提高疲劳强度。 强力喷丸技术是将高速弹丸喷射到弹簧表面，使表面层在弹丸的冲击作用下发生塑性变形，由此产生强化及表面压应力，使弹簧的抗疲劳性能及耐应力腐蚀能力均得到改善的方法。强力喷丸在弧高值为0.15-0.60mmA时，可以改善表面粗糙度值＞4μm的表面质量，延长了
一、齿轮 1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程 毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程 配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用调质 3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程 锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿 二、滚动轴承 1.套圈工艺流程 棒料→锻制→正火→球化退火 棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品 2.滚动体工艺流程 （1）冷冲及半热冲钢球 钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （2）热冲及模锻钢球 棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （3）滚子滚针 钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品 三、弹簧 1.板簧的工艺流程
切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收 2.热卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 3.冷卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 四、汽车、拖拉机零件的热处理 1.铸铁活塞环的工艺流程 （1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品 （2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品 2.活塞销的工艺流程 棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品 棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 3.连杆的工艺流程 锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品 4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程 棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品 5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程 合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品 钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品 6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程 马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品 7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程
弹簧的热处理弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工作, 利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。 由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。 在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙度能提高疲劳寿命。 为了获得所需的性能,弹簧钢必须具有较高的含碳量。碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9％之间,由于
碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm 的弹簧。对于截面尺寸较大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75 ％之间,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo 等。它们的主要作用是提高淬
透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地改善弹簧钢的力学性能,其中Cr ,W ,Mo 还能 提高钢的高温强度。 在热状态下成型的弹簧（直径或厚度一般在10mm 以上） 在冷状态下成型的弹簧（直径或厚度一般在10mm 以下） 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹
簧成型后只需在250C 左右范围内,保温30min 左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力, 并使弹簧定型即可。 耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。 弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施 (1)脱碳(降低使用寿命)--1、采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。2、采用快速加热工艺。 (2)淬火后硬度不足,非马氏体数量较多,心部出现铁素体(产全残余变形,降低使用寿命)--1、选用淬透性较好的材料。2、改善淬火冷却剂的冷却能力。3、弹簧进入冷却剂的温度应控制在Ar3 以上。4、适当提高淬火加热温度。 (3)过热(脆性增加)--1、严格控制成型及淬
弹簧加工工艺 .亨特弹簧 我们在日常生活中会使用到很多的弹簧产品，弹簧表面上看是很简单的产品。在教科书里也是一笔带过的部分。但是大家所不知的是弹簧的生产其实并不容易！很多产品的设计者常常把所有的机构全部设计完成了后再让弹簧加工商来生产所需的弹簧。殊不知在设计时由于没有提前把弹簧考虑进去所以造成了之前的所有设计全部报废。因为弹簧他是在一根钢丝上产生的机械性能！他可调性很差！只有材料、外径、圈数、总长这几大项可调。但由于提前把机构就已设计死，这样就限制了弹簧的多项的不可调性。那么下面我就以我在东莞市亨特五金制品公司里里多年生产弹簧的经验和大家做一个简单的分享吧。 现在我就以常见的压缩弹簧的加工及每部分所产生的功能来介绍： 一.弹簧加工卷制： 弹簧主要性能的产品主要就是这个部份产生。这几个部份在弹簧生产过程中是必须有的，少一项都不能生产出一个合格的弹簧.目前弹簧的卷制使用的均为CNC电脑数控弹簧机 1.材料. 需要知道材质及材料的大小也就是线径。材质一般常见分类为钢丝、琴钢、不 锈钢及合金钢。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。 2.外径. 外径、内径及中径在知道线径的大小的前提下可以只提供其中的任意一项！但如不 知线径就必须要提供最少两项。 他们的关系式为： 1．外径-线径=中径 2．外径-中径=线径 3．中径+线径=外径
[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，通常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、耐蚀性或在长时间内有稳定的弹性。 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。合金弹簧钢则可制造截面较大、屈服极限较高的重要弹簧。[化学成分]： 合金弹簧钢为中、高碳成分，一般wC=0.5％～0.7％，以满足高弹性、高强度的性能要求。加入的合金元素主要是Si、Mn、Cr，作用是强化铁素体、提高淬透性和耐回火性。但加入过多的Si会造成钢在加热时表面容易脱碳，加入过多的Mn容易使晶粒长大。加入少量的V和Mo可细化晶粒，从而进一步提高强度并改善韧性。此外，它们还有进一步提高淬透性和耐回火性的作用。 55Si2Mn特性：强度大、弹性极限好，屈服比值高，热处理后韧性较好，焊接性差，冷变形塑性低，切削性尚好，淬透性较65、65Mn钢高，临界淬透直径：油中约为25~57mm；水中约为44~88mm；此钢宜油淬、水淬时有形成裂纹倾向，无回火脆性倾向，且具有抗回火稳定和抗松弛稳定性；钢中夹杂物较高，轧制较困难，表面易出疵病，脱碳倾向大；适宜在淬火并中温回火状态下使用。用途：适用于制造铁道车辆、汽车、拖拉机等承受中等载荷的扁形弹簧、直径<25mm的螺旋形弹簧、缓冲弹簧以及汽缸安全阀门等高应力下工作的重要弹簧。 55Si2MnB特性：性能与55Si2Mn钢相近，但淬透性更高，在油中临界淬透直径约为90~180mm，疲劳强度也显著提高。用途：适用于制造中、小型截面的钢板弹簧，如汽车上的前后副钢板弹簧。
概述 本课程设计了65Mn刹车弹簧热处理工艺设计。主要包括淬火、低温回火等过程。在不同阶段，根据需求不同选择恰当方式进行处理，可获得不同的性能要求。65Mn，锰提高淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。热处理及冷拔硬化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；在相同表面状态和完全淬透情况下，疲劳极限与合金弹簧相当。 关键词：65Mn，淬火，低温回火 目录 概述 (1) 1.1课程设计的目的 (3)
1.2热处理工艺课程设计的任务 (3) 1.3课程设计题目 (3) 第二部分课程设计的内容及部分 2.1设计要求 (3) 2.2 65Mn刹车弹簧热处理设计的分析 (4) 2.2.1工作条件 (4) 2.2.2失效形式 (4) 2.2.3性能要求 (4) 2.3 65Mn材料 (4) 3、设计说明 (5) 3.1加工工艺流程 (5) 3.2具体热处理工艺 (5) 3.2.1锻造工艺 (6) 3.2.2 预备热处理工艺 (7) 3.2.3机械加工 (8) 3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (8) 4、分析与讨论 (10) 5、结束语 (12) 参考文献 (13)
第一部分概述 1.1课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2)学习热处理工艺设计的一般方法，热处理设备的选用等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范 1.2热处理工艺课程设计的任务 根据技术要求，选定相应的热处理方法，制定热处理工艺参数，画出热处理工艺曲线图，分析各热处理工序中材料的组织和性能，选择热处理设备。 1.3课程设计题目 65Mn刹车弹簧钢热处理工艺 二部分课程设计的内容及步骤 2.1设计要求 65Mn低合金圆钢必须应具备高的弹性极限和高的屈强比，以避免弹簧钢在高载荷下产生永久变形；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。在热状态下成型的弹簧热成型弹簧钢的热处理工艺。用这种方法成型弹簧钢多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧钢则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。
辽宁科技大学特殊钢轧制技术 材加12- A1 付晨 2015/10/29
弹簧钢 前言 中国热轧弹簧钢正式生产始于20世纪50年代初期。1952年颁布的《重9—52》是中国第一个部级弹簧钢标准，它是以原苏联标准为蓝本，所有钢号、生产工艺、技术条件等都取自于原苏联标准。随着汽车工业的诞生和发展，约在50年代中期中国自产的60Si2Mn扁钢制造的弹簧开始用于解放牌汽车。此后弹簧钢的产量、生产技术、质量都不断提高。 一．弹簧钢发展现状 60年代后相继开发出一些以硅-锰系为基础的新弹簧钢，如 55SiMnVB、55Si2MnB、55SiMnMoVNb等。这些牌号的推出标志中国弹簧钢已经开始自行研究的阶段。 80年代之前中国弹簧钢一直以硅锰系为主，但随着工业生产，特别是汽车工业的迅速发展，以及国际交往的不断扩大，迫切需要改变这种情况。为此在80年代以后对弹簧钢的各种标准，包括钢号做了调整。这些调整有利于中国弹簧钢的发展，也更靠近国际标准和实况。 弹簧钢丝的发展相对晚一些。大约五、六十年代开始生产冷拉碳素钢丝和合金弹簧钢丝，70年代初开始研制油淬火回火弹簧钢丝，以后又制定了吸取国外弹簧钢丝标准的优点并结合中国具体情况的弹簧钢丝标准体系。 经过几十年努力，中国弹簧钢的生产技术水平、钢材的质量和性能等都有很大提高，已经基本可以满足国内大多数部门的需要。 二．弹簧钢的合金元素 最常用的合金元素有硅、锰、铬、钒、钼、镍、钨、硼等。 (1)硅。硅是普通弹簧钢中使用最多和用量最大的合金元素(含量多在1%以上，甚至可达3%)。其主要作用是提高强度、屈强比、弹性和回火稳定性。最近发现硅还是最有效提高弹性减退抗力的元素，当含量约为1.5%左右时效果最明显。所以最新研制的一些弹减抗力优良的弹簧钢都含有较多的硅。但硅易使钢在热处理时脱碳和石墨化，故一般需加入少量碳化物形成元素。 (2)锰。锰可强烈提高钢的淬透性，改善钢的热处理性能，含量一般在1%左右。与硅配合使用的硅-锰系列弹簧钢是普通弹簧钢的重要组成部分。 (3)铬。铬含量约1%左右，铬除能提高淬透性外还可减小热处理时的脱碳敏感性、石墨化倾向及晶粒长大。在特殊弹簧钢中铬是最常用元素之一，可提高不锈、耐蚀、高温抗氧化(不起皮)等性能。 (4)钒。钒在普通弹簧钢中含量很少，一般不超过0.20%，主要起细化晶粒、沉淀强化作用，提高强度、屈强比，特别是比例极限和弹性极限，并可降低脱碳敏感性。钒也能提高弹性减退抗力。通常钒与其他合金元素如铬、硅、锰等配合使用。 (5)钼。钼在普通弹簧钢中含量不超过0.40%，作用是提高淬透性、热强性，防止回火脆性，改善回火稳定性。也用于特殊弹簧钢，可提高耐热性、耐酸耐蚀性能等。 (6)硼。硼提高淬透性的能力极强，而且可改善弹性减退抗力，但所需数量极少(不超过0.0040%)，所以可节省大量合金元素，并降低钢的价格。 (7)镍。镍的价格高，普通弹簧钢很少使用，但却是特殊弹簧钢的常用合金元素。 性能弹簧的工作环境和受力条件往往十分恶劣和严苛，如经常承受各种形式的应力(拉、压、弯、扭、冲击、疲劳等)作用，故弹簧钢应当有良好的强度、塑性、韧性以及疲劳性能和弹性减退抗力，以保证弹簧可靠的工作性能和长的使用寿命。现有标准弹簧钢已经形成系列，其力学性能可以满足制作设计应力900、1000、1100MPa弹簧的要求。