彈簧片

彈簧片因用途不同而有各種形狀和結構。按外形可分為直片彈簧和彎片彈簧兩類，按板 片的形狀則可以分為 長方形、梯形、三角形和階段形，異形等。

彈簧片的特點是，只在一個方向——最小剛度平面上容易彎曲，而在另一個方向上具有大的拉伸剛度及彎曲剛度。因此，片彈簧很適宜用來做檢測儀錶或自動裝置中的敏感元件、彈性支承、定位裝置、撓性連接等。

依材料之特性應用於不同環境之作動機構，彈簧片廣泛用於各類接觸裝置中，而用的最多的是形狀最簡單的直懸臂式片彈簧。接觸片的電阻必須小，因此用青銅製造。

測量用片彈簧的作用是轉變力或者位移。如果固定結構和承載方式能保證彈簧的工作長度不變，則片彈簧的剛度在小變形範圍是恆定的，必要時也可以得到非線性特徵，例如將彈簧壓落在限位板或調整螺釘上，改變其工作長度即可。

1.彎曲加工部分的半徑。彈簧片在成型時，大多數要進行彎曲加工。若彎曲部分的曲率半徑相對較小，則這些部分要產生很大的應力。因此，如要避免彎曲部分產生較大的應力，則設計時應使彎曲半徑至少是板厚的五倍。

2.缺口處或孔部位的應力集中。彈簧片常會有階梯部分以及開孔，在尺寸急劇變化的階梯處，將產生應力集中。孔的直徑越小板寬越大，則這一應力集中係數越大。

3.彈簧片形狀和尺寸公差。片彈簧多用衝壓加工，在設計時要考慮選擇適宜衝壓加工的形狀和尺寸，同時，還要充分考慮彈簧片在彎曲加工時的回彈及熱處理時產生的變形等尺寸公差。

應該根據使用性能要求提出對彈簧片熱處理的要求，熱處理后的硬度一般可以在36~52HRC之間確定。

彈簧片可以選用磷青銅、錫青銅、65mn、55Si2Mn、60Si2MnA、55SiMnVB、55SiMnMoV、60CrMn、60CrMnB、302、316等牌號的扁鋼帶。

彈簧鋼是指由於在淬火和回火狀態下的彈性，而專門用於製造彈簧和彈性元件的鋼。鋼的彈性取決於其彈性變形的能力，即在規定的範圍之內，彈性變形的能力使其承受一定的載荷，在載荷去除之後不出現永久變形。

彈簧鋼應具有優良的綜合性能，如力學性能（特別是彈性極限、強度極限、屈強比）、抗彈減性能（即抗彈性減退性能，又稱抗鬆弛性能）、疲勞性能、淬透性、物理化學性能（耐熱、耐低溫、抗氧化、耐腐蝕等）。為了滿足上述性能要求，彈簧鋼具有優良的冶金質量（高的純潔度和均勻性）、良好的表面質量（嚴格控制表面缺陷和脫碳）、精確的外形和尺寸。

根據GB/T 13304《鋼分類》標準，按照基本性能及使用特性一，彈簧鋼屬於機械結構用鋼；按照質量等級，屬於特殊質量鋼，即在生產過程中需要特別嚴格控制質量和性能的鋼。按照我國習慣，彈簧鋼屬於特殊鋼，製作彈簧鋼的時候技術要求比較高，技術的過硬直接決定品質的高低。

分類

按照化學成分分類

根據GB/T 13304 標準，彈簧鋼按照其化學成分分為非合金彈簧鋼（碳素彈簧鋼）和合金彈簧鋼。

1.碳素彈簧鋼

碳素彈簧鋼的碳含量（質量分數）一般在0.62%~0.90%。按照其錳含量又分為一般錳含量（質量分數） （0.50%~0.80%）如65、70、85和較高錳含量（質量分數） （0.90~1.20%），如65Mn兩類。

2.合金彈簧鋼

合金彈簧鋼是在碳素鋼的基礎上，通過適當加入一種或幾種合金元素來提高鋼的力學性能、淬透性和其他性能，以滿足製造各種彈簧所需性能的鋼。

合金彈簧鋼的基本組成系列有，硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。在這些系列的基礎上，有一些牌號為了提高其某些方面的性能而加入了鉬、釩或硼等合金元素。

此外，還從其他鋼類，如優質碳素結構鋼、碳素工具鋼、高速工具鋼、不鏽鋼，選擇一些牌號作為彈簧用鋼。

按照生產加工方法分類

1. 熱軋（鍛）鋼材包括熱軋軋圓鋼、方鋼、扁鋼、鋼板，鍛制圓鋼、方鋼。

2.冷拉（軋）鋼材 包括鋼絲、鋼帶、冷拉材（冷拉圓鋼）。

按照鋼材交貨狀態分類

1. 熱軋（鍛）鋼材

A.以熱軋（鍛）狀態交貨 鋼材經熱成形製成彈簧，然後進行淬火和回火處理。

B.以退火狀態交貨 鋼材經冷成形製成彈簧，然後進行淬火和回火處理。

以上均應符合相應的交貨狀態硬度的規定。

2. 冷拉（軋）鋼材

A.鋼絲

① 鉛浴等溫淬火冷拉鋼絲（又稱派登脫處理冷拉鋼絲）鋼絲製成彈簧后只需進行低溫回火，以消除應力。

② 油淬火和回火鋼絲 冷拉成所需尺寸后，進行連續加熱、連續油淬火和鉛回火。鋼絲製成彈簧后只需進行底溫火，以消除應力。

③ 冷拉鋼絲（即不經淬火和回火處理的鋼絲）

a. 以冷拉狀態交貨。

b. 以退火、正火或回火處理狀態交貨。

以上兩種狀態交貨的鋼絲製成彈簧后均需進行淬火和回火處理。

B.鋼帶

① 冷軋狀態交貨 製成彈簧后需進行低溫回火，以消除應力。

② 淬火和回火狀態交貨 製成彈簧后需進行低溫回火，以削除應力。

③ 退火火狀態交貨 製成彈簧后需進行淬火和回火處理

C.冷拉鋼材

以退火狀態交貨 鋼材經冷成形製成彈簧，然後進行淬火和回火處理。

其他分類方法

除以上所述外，還有一些其他分類方法，例如：

按交貨條件要求不同可分為按化學成分（力學性能）交貨和按淬透性交貨。

按彈簧工作條件可分為承受靜載荷彈簧鋼、承受衝擊載荷彈簧鋼、耐高（低）溫彈簧和耐腐蝕彈簧鋼等。

性能要求

彈簧在衝擊、振動或長期交應力下使用，所以要求彈簧鋼有高的抗拉強度、彈性極限、高的疲勞強度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質量好等 碳素彈簧鋼即含碳量WC在0.6%-0.9%範圍內的優質碳素結構鋼。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加硅含量Wsi提高性能；另外還有硌、鎢、釩的合金彈簧鋼。近年來，結合我國資源，並根據汽車、拖拉機設計新技術的要求，研製出在硅錳鋼基礎上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種，延長了彈簧的使用壽命，提高了彈簧質量。

生產工藝

一般彈簧鋼可用電爐、平爐或氧氣轉爐生產；質量較好或具有特殊性能的優質彈簧鋼，用電渣爐或真空爐煉製。彈簧鋼中碳、錳、硅等主要元素的規定含量範圍較窄，冶鍊時必須嚴格控制化學成分。硅含量較高時容易形成氣泡等缺陷，鋼錠鍛軋后冷卻不當時易產生白點。因此，冶鍊用的原材料必須乾燥，盡量除去氣體及夾雜物，而且要避免鋼水過熱。

彈簧鋼在軋制加工中須特別注意脫碳和表面質量。鋼材表面嚴重脫碳時，會顯著降低鋼的疲勞極限。對於高硅彈簧鋼如70Si3MnA，應注意避免石墨化。因此，在熱加工時停軋溫度不應過低（≥850℃），避免在石墨化較易形成的溫度範圍（650～800℃）內停留時間過長。

彈簧製成后經噴丸處理能使彈簧表層產生殘餘壓應力，以抵銷表層上的部分工作應力，抑製表層裂縫的形成，這可顯著提高彈簧的疲勞極限。

熱處理規範

鋼號淬火溫度淬火介質硬度要求 回火溫度 冷卻介質 硬度要求 應用範圍

65 780-830 水或油 400-600 線徑小於12-15mm的螺旋彈簧、彈簧墊圈

65Mn 810-830 油或水 >60 370-400 水 42-50 5-10mm的板簧片及7-10mm的卷簧

50CrV 850-870 油 >58 400-55 水 45-50截面較大和較重要的板簧片及螺旋彈簧

50CrV 850-870 油 >58 370-420 45-52 300C以下工作的高溫彈簧

60Si2MnA 860-880 油 >60 500-520 水 HB363-444 厚度8-12mm的板簧片

1. 65 、70 、85：可得到很高強度、硬度、屈強比，但淬透性小，耐熱性不好，承受動載和疲勞載荷的能力低 應用非常廣泛，但多用於工作溫度不高的小型彈簧或不太重要的較大彈簧。如汽車、拖拉機、鐵道車輛及一般機械用的彈簧

65Mn 成分簡單，淬透性和綜合力學性能、脫碳等工藝性能均比碳鋼好，但對過熱比較敏感，有回火脆性，淬火易出裂紋 價格較低，用量很大。製造各種小截面扁簧、圓簧、發條等，亦可制氣門彈簧、彈簧環，減振器和離合器簧片、剎車簧等。

2. 55Si2Mn 、60Si2Mn 、60Si2MnA硅含量(Wsi)高（上限達2.00%），

強度高，彈性好。抗回火穩定性好。易脫碳和石墨化。淬透性不高。

主要的彈簧鋼類，用途很廣。製造各種彈簧，如汽車、機車、拖拉機的板簧、螺旋彈簧，汽缸安全閥簧及一些在高應力下工作的重要彈簧，磨損嚴重的彈簧。