弹簧钢中合金元素的作用 精密弹簧生产

　　弹簧钢中合金元素的作用机理很复杂，很难用简洁的文字做出准确的描述。因此，仅对低合金弹簧钢中主要合金元素的作用进行概略的介绍。

　　（1）碳碳是弹簧钢中基本的强化元素，在钢中主要起固溶强化和弥散强化（和其他合金元素反应形成细小弥散分布的碳化物）作用，是弹簧钢中不可缺少的元素。碳素弹簧钢丝采用索氏体化冷拉工艺时。钢中碳的作用主要是影响片层状索氏体组织中片状碳化物含量及碳化物片的厚薄，为后续钢丝冷拉时抗拉强度的快速提高提供保证。采用淬回火热处理工艺时，碳主要起固溶强化作用，是保证其回火屈氏体组织具有良好强度和硬度的关键因素。

　　低合金弹箭钢中碳含量范围为0.47~0.70%少量板条马氏体加回火状态使用的汽车板簧用弹簧钢中碳含量范围为0.20~0.40%般较高的碳含量对钢的强度、硬度和弹性是有利的，但对钢的塑性和韧性是不利的。

　　（2）硅（Si） 硅不是碳化物形成元素。硅具有强烈的固溶强化能力，在钢中主要起固溶强化作用，并通过抑制渗碳体在回火过程中晶核的形成和长大，从而改变渗碳体的形态和分布，提高钢的抗松弛能力。在适量范围之内，硅含量越高，抗弹性减退能力越大，但硅有促使钢脱碳的倾向，且钢中硅和碳含量高到一定比例时，会出现石墨化现象，产生黑色断口。迄今为止，对钢中硅的更佳含量尚无统一观点，冶金产品实际控制范围大致在0.17%-60%

　　（3）锰（Mn）锰能提高钢的淬透性，有一定的固溶强化作用，但锰含量较高时会加大材料的热敏感性和回火脆性，淬火时开裂倾向亦较大。在弹簧钢产品中锰含量一般介于0.40%~1.00%间。

　　（4）铬（Cr）铬是弹簧钢中重要的合金元素，不但能显著提高钢的淬透性和抗氧化、抗腐蚀能力，还能提高其回火稳定性，有利于改善钢的强韧性。在钢中加入0.50% Cr 可使材料屈服强度提高 16%脱碳层深度减少 50%铬还能有效防止 Si-Mn弹簧钢球化退火时发生石墨化。铬对钢的抗松弛能力的影响比较复杂，当其含量低于0.70时，对钢的抗松弛能力没什么影响;大于0.70%，起负面作用。低合金弹簧钢中铬含量一部分介于0.50%~0.12%间;一部分不大于0.35%

　　（5）镍（Ni） 镍的价格昂贵，在弹簧钢冶炼过程中一般不主动添加镍元素，基本上以残余元素身份存在，只有极少数高品质弹簧钢中添加0.20~0.50%起改善韧性作用。

　　（6）钒（V）钒是强碳化物形成元素，在钢中形成细小弥散且硬度很高的 VC 可以细化钢的晶粒，提高钢的塑性、韧性和屈强比。弹簧钢中钒含量范围一般为0.10%.25%

　　（7）硼（B）、硼能显著提高钢的淬透性，主要用于生产截面较大的汽车板簧等大截面弹簧。其含量一般为0.0005%~0.0040%某些研究表明，添加微量的硼有利于提高钢的弹减抗力，这可能是由于硼固溶于钢中时偏聚产生位错，钉扎位错使其不易移动的结果。

　　（8）钨（W）钨在弹簧钢中的作用主要是提高钢的淬透性和耐热性能及细化晶粒，使弹簧在较高温度下仍能保持高的强度和弹性。低合金钢中钨含量一般为0.05%~0.25%或0.80%~0.20%。

　　（9）钼（Mo） 钼是强碳化物的形成元素，主要是和钢中碳反应，在钢中形成细小弥散的碳化物微粒，起到二次硬化的作用。钼含量一般为0.05%~0.25%或0.20~0.75%。