琴鋼絲
琴鋼絲
琴鋼絲是一種經鉛浴淬火后冷拉而成高強度碳鋼彈簧材料，常見形式為圓線。琴鋼絲具有較高的抗拉強度、彈性極限和耐疲勞特性，標準線徑範圍為0.08~10.0mm，1.0mm以下線徑琴鋼絲的強度在2000~3480MPa範圍，多數規格無法用其它材料替代。琴鋼絲主要用於做動載彈簧，應用於閥門彈簧時直徑範圍為1.0~6.0mm，且材料缺陷控制及銅含量限制略有差異。
材料名稱：琴鋼絲也稱為琴鋼線
英文：music wire，piano wire，屬於高碳鋼。
琴鋼絲
琴鋼絲
Mn:0.3-0.6
P:0.025以下
S:0.025以下
Cu:0.2以下
硬度範圍都是41-60，允許溫度為120°
用於製造琴弦、閥彈簧和高應力彈簧的鋼絲。具有強度高，彈性、抗疲勞、抗蠕變和韌性好，表面光滑潔凈，防鏽能力強以及音樂性能優良等特點。鋼絲用鋼包括碳素鋼和不鏽鋼。(見合金鋼絲)碳素琴鋼絲用高碳優質碳素結構鋼和碳素工具鋼製造。鋼中硫、磷的含量均不得超過0.025%，銅的含量不得超過0.20%。琴鋼絲的直徑約在0.08～6mm之間。每盤鋼絲應由一根鋼絲組成，不允許有焊接接頭存在。
鋼絲應具有規定的抗拉強度和扭轉性能。用作閥彈簧的琴鋼絲一面上的總脫碳層深度不得超過絲徑的1%。鋼絲表面不得有裂紋、摺疊、結疤、拉裂、氧化鐵皮和鏽蝕、鋼絲的表面狀態有不拋光、拋光和鍍層等類。鍍層鋼絲具有光亮、美觀和耐磨蝕等特點。鍍層材料有鎘、錫和鋅一鎳合金等。
為了保證琴鋼絲的質量，對盤條的化學成分、內部組織的均勻性、非金屬夾雜、氣體含量、晶粒的均勻度、表面缺陷、脫碳層及不圓度等都有嚴格的要求。拉製成品前的熱處理一般採用電接觸加熱的索氏體化處理，以保證鋼絲通條性能均勻並提高加熱速度、縮短加熱時間，減少因加熱而產生的氧化鐵皮和脫碳層。
熱處理后線坯採用鹽酸酸洗，以加快酸洗速度和使鋼絲表面具有良好的表面質量。酸洗后對不鍍層的鋼絲可採用磷化塗層處理，對鍍層鋼絲則採用黃化或硼砂處理。
成品拔程的總減面率和平均道次減面率(見面積減縮率)，對於干拉約為88%～92%和15%～17%；對於濕拉約為93%～96%和16%～18%。通常採用適當減少道次減面率和相應增加一些拉拔道次的拉拔工藝。對於彈簧用琴鋼絲，平直度很重要，拉拔時要通過調整拉絲模模架的角度或矯直輥的位置，進行嚴格控制。
| 表1 琴鋼絲的規格 | |||
| 標準 | 等級 | 直徑範圍/mm | 應用 |
| JIS G 3522 | SWP-A | 0.08~10.00 | 動載彈簧 |
| SWP-B | 0.08~8.00 | 動載彈簧，工作應力相對更高 | |
| SWP-V | 1.00~6.00 | 氣門彈簧 | |
| ASTM A228 | - | 0.10~7.20 | 動載彈簧 |
| GB/T 4357 | DM DH | 0.08~13.0 0.05~13.0 | 中高動載彈簧，及需劇烈彎曲的線成型 線成型，受高靜載負荷或中等水平動載彈簧 |
| EN 10270-1 | DM DH | 0.28~20.0 0.05~20.0 | 同上 |
JIS G3522-2014
EN 10270.1其中的D級
GB/T 435709版及之後的D級
ASTM A228
YB/T 5311該標準水平和歐美日標準有差距，不推薦採用
琴鋼絲盤條標準對化學成分的要求：
| 表2 琴鋼絲盤條的成分標準 | ||||||
| 標準 | C | Si | Mn | P≤ | S≤ | Cu≤ |
| JIS | 0.45~0.95 | 0.12~0.32 | 0.30~0.90 | 0.025 | 0.025 | SWP-A/B0.20 SWP-V 0.15 |
| GB（09） | 0.45~1.00 | 0.10~0.30 | 0.50~1.20 | 0.020 | 0.025 | 0.12 |
| ASTM | 0.70~1.00 | 0.10~0.30 | 0.20~0.70 | 0.025 | 0.030 | - |
| EN | 0.45~1.00 | 0.10~0.30 | 0.40~1.20 | 0.020 | 0.025 | 0.12 |
所有標準都未指定鋼號，鋼號選擇與生產工藝設計有關，較多採用含碳約0.80%、0.82%或0.90%的材料。
GB/T 4357-2009的錳含量已討論修訂意見為調整為0.30~1.20%。
琴鋼絲標準對脫碳層深度及缺陷深度的要求：
| 標準 | 脫碳深度要求 | 缺陷深度要求 |
| JIS | SWP-A,SWP-B:無有害脫碳層 SWP-V:無全脫碳層，脫碳深度小於1.5%d和0.05mm | 見表4 |
| GB（09） | 無全脫碳層，脫碳深度小於1.5%d | 不大於直徑的1% |
| ASTM | 不超過直徑的1.5%，且不大於0.15mm | 不超過直徑的1.5%，且不大於0.15mm |
| EN | 不超過直徑的1% | 不超過直徑的1.5% |
表面缺陷如裂紋、氧化皮壓入等。
| 表4 JIS G3522標準琴鋼絲的缺陷深度標準 | ||
| 直徑 | 缺陷深度/mm | |
| SWP-A,SWP-B | SWP-V | |
| 1.00＜d≦2.00 | ≤0.02 | ≤0.01 |
| 2.01＜d≦3.00 | ≤0.03 | ≤0.02 |
| 3.01＜d≦4.00 | ≤0.04 | ≤0.02 |
| 4.01＜d≦5.00 | ≤0.05 | ≤0.03 |
| 5.01＜d≦6.00 | ≤0.06 | ≤0.03 |
| 6.01-8.00 | ≤0.07 | - |
| 8.01-10.00 | ≤0.08 | - |
4.1盤條表面準備
拉拔前的常用酸洗磷化技術處理，上一層適合拉拔的磷化膜。
4.2拉拔半成品
拉拔鋼絲採用乾式拉拔或濕拉技術皆可，應控制好潤滑、模具和冷卻。
4.3索氏體化熱處理
常用鉛浴淬火熱處理，細規格要進行兩次熱處理，在線完成酸洗磷化。
4.4成品拉拔
成品拉拔技術和上述描述“4.2”類似，但要重視控制拉拔溫度和鋼絲形態“卷型”。
4.5塗油包裝
成品鋼絲需塗油包裝交貨，也可以不塗油交貨。
4.6特殊工藝
特別的處理工藝如成品拉拔前的熱鍍鋅、拉拔成品后的鍍鎳、冷軋成異型、採用特殊不鏽鋼替代碳鋼等。
琴鋼絲的材料特性與應用特性的主要對應關係見表5。
| 材料特性 | 應用特性 |
| 直徑 | 影響彈簧力值及力值的穩定性。 |
| 抗拉強度 | 主要影響彈簧的許用剪切應力；DM級鋼絲適合中高疲勞動載，DH適合中等水平動載。 |
| 表面缺陷 | 影響彈簧的疲勞壽命，也可能造成卷簧過程的斷裂。 |
| 脫碳層深度 | 影響彈簧的疲勞壽命。 |
| 圈型 | 影響卷簧形狀尺寸的合格率。 |
| 扭轉 | 低扭轉常對應易導致卷簧斷裂的表面缺陷，或劇烈彎折時斷裂的低塑性狀態。 |
基本信息
- 中文名
- 琴鋼絲
- 外文名
- PIANO WIRE