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弹簧钢丝
下面按标准介绍各 类碳素弹簧钢丝 的应用范围及工艺特点。 
   (1)YB/T5220-93 《非机械弹簧用碳 素弹簧钢丝》 
  该标准适用于 沙发垫簧,座垫,靠背拉簧,卡簧,夹簧等 非机械弹簧用碳素 弹簧钢丝。标准按抗拉强度要求不同将钢丝分成A1,A2,A3…A9九个组别,每个组 别钢丝不分规格大小按一个强度范围供货,抗拉强度偏差≤200Mpa。A1,A2和A3组用于制造较低应 力弹簧。A3,A4和A5用于制造一般应力 弹簧。A7,A8和A9用于制造较高应力 弹簧。床垫簧一般选用A3和A4组别。 
  从使用状态分 析,该标准钢丝基本属于静态簧,成品钢丝仅考核抗拉强度、缠绕和单次弯曲三项性能,详见表3。 表3 YB/T5220-93 非机械弹簧用碳素 弹簧钢丝 
  说明:   
  ①Φ≤  4.0mm钢丝在2d芯棒上缠绕两圈无 裂纹或折断。 
  ②Φ>4.0mm钢丝进行弯曲试验 ,试样沿R=10mm圆弧向不同方向弯 曲90o,弯曲处不得有裂 纹或折断。
  A1-A3组钢丝一般选用 45~70钢,A3~A6组选用65Mn或70钢,A7~A9组钢丝选用 70或T8MnA(82B)生产。由于按该 标准供货的钢丝基本用于制作静态弹簧,对疲劳寿命的要求相对宽松,钢丝可以采用控轧控冷盘条直接拉拔成品 。钢丝成前热处理也可以用正火代替铅浴处理。同时允许选用转炉镇静钢作为原料。 
   (2)GB/T4357-89 《碳素弹簧钢丝 》  
  该标准是 冷拉碳素弹簧钢丝  的通用标准,主要 用于制作在各种应力状态下工作的静态弹簧。根据弹簧工作应力状态钢丝可分三个级别供货:B级用于低应力弹簧 ,C级用于中等应力弹 簧,D级用于高应力弹簧 。成品钢丝考核抗拉强度、扭转、缠绕和弯曲四项性能,常见规格的力学性能如表4。 表4 GB/T4357-89 碳素弹簧钢丝  
  说明: 
  ①Φ≤  4.0mm的D级钢丝和Φ≤ 6.0mm的B级、C级钢丝在等于钢丝 直径的芯棒上缠绕2圈、 缠绕后的试样表面 不得产生裂纹和断裂。 
  ②Φ>4.0mm的D级钢丝在2倍钢丝直径的芯棒 上缠绕2圈,缠绕后的试样表面 不得产生裂纹和断裂。 
  ③Φ>6.00mm的钢丝应进行弯曲 检验,试样沿R=10mm圆弧向不同方向弯 曲900,弯曲后不得产生 裂纹和断裂。 
  B级和C级钢丝一般选用 70(67A、72A)或65Mn(67B),D级选用T9XtA和T8MnA(82B)生产。 
  本标准钢丝主 要用于制作静态机械弹簧,其服役期振动频次要高于非机械弹簧,对疲劳寿命有一定的要求,成品也增加扭转性能的考核。因此对钢丝用盘条应采用电炉或电炉+炉外精炼法冶炼, 盘条中P≤0.030%、S≤0.020%等。成品钢丝显微 组织中如含有游离铁素体,会降低弹簧疲劳寿命,而控轧控冷盘条中一般均存有5%~1.5%的游离铁素体,一 般不宜采用盘条直接生产成品钢丝。按此标准供应的钢丝原则上成前应经铅浴处理,消除游离铁素体组织,成品钢丝显微组织应为纤维化索氏体组织。 
   (3)GB/T4358-1995《重要用途碳素弹簧 钢丝 》 
  按该标准供货 的钢丝,主要用于制作在各种应力状态下工作的动态弹簧。根据弹簧工作应力状态,钢丝分3个组别供货: E组适用于中等应力 动态弹簧,F组适用于高应力动 态弹簧,G组适用于高疲劳寿 命的动态弹簧。成品钢丝考核抗拉强度,扭转,缠绕,弯曲和脱碳五项性能指标,常见规格的力学性能如表5。 表5 GB/T4358-1995 重要用途碳素弹簧 钢丝  
  说明: 
  ①Φ<4.0mm的钢丝在等于钢丝 直径的芯棒上、Φ≥4.0mm钢丝在2倍钢丝直径的芯棒 上缠绕5圈,不得有裂纹或 折断。 
  ②Φ>1.0mm钢丝进行弯曲试验 ,试样沿R圆弧向不同方向弯 曲900,弯曲处不得有裂 纹或折断,Φ≤4.0mm,R=5mm;Φ>4.0mm,R=10mm。 
  ③G组钢丝脱碳层≤ 1.0d%。 
  由于按该标准 供货的钢丝用于制作中、高应力状态下工作的动态弹簧,成品钢丝除保持高的弹性极限和良好的韧性指标外,还必须考虑到疲劳极限和弹簧的疲劳寿命。为此,对钢的纯净度,非金属夹杂含量和气体含量,铁素体含量及表面脱碳 程度有更高的要求。钢丝用盘条必须采用电炉+炉外精炼法冶炼, 对盘条的化学成分有更高的要求:P≤0.025%、S≤0.020%,Cr ≤0.10%、Ni≤0.15%(0.12%)、Cu≤0.20%。实际生产中为提 高疲劳寿命往往将Mn控制在高限, E组选用70或70MN(72B),F组选用T8MnA或T9RtA,G组选用65Mn(Mn可调整到0.9-1.2%)或67B。降低钢中 P、S含量,提高 Mn含量和采用炉外精 炼的目的是:消减钢 中非金属夹杂含量,改善夹杂物形态和降低气体含量,提高 疲劳极限和疲劳寿命。如果钢丝显微组织中含有游离铁素体,会较大幅度地降低疲劳寿命,按该标准供货的钢丝,成前必须进行铅淬火处理。 
  G组钢丝用于制作在 剧烈振动状态下工作的阀门弹簧,对疲劳寿命要求极高,所以选用韧性更好的65Mn盘条,抗拉强度虽 有所下降,但疲劳寿命更有保证。钢丝表面脱碳,形成铁素体组织严重影响疲劳性能,标准对G组钢丝增加脱碳层 检验,规定总脱碳层深度不得大于1.0%d,但对较大规格钢 丝(Φ>4.0mm)受减面率限制, 由热轧盘条带来的脱碳层很难彻底消除,标准补充规定:"征得需方同意,可 供应脱碳层不超直径1.5%d的钢丝"。 
   (4)GJB1497-92 《特殊用途碳素弹簧钢丝 规范》 
  在某些特定场 合,需要弹簧具有超出常规要求的弹力,如枪械弹簧,为便于携带和使用,弹簧所占的空间很小,弹力要足够大,必须选用抗拉强度特高,韧性较好的钢丝来制作弹簧,《特殊用途碳素弹簧钢丝 》就适应这种需要的标准。 
  该标准规定钢 丝分甲、乙、丙3组供货。丙组适应 于较高应力弹簧,乙组适应于高应力弹簧,甲组适用于超高应力弹簧。标准推荐钢丝采用t9AT10A和T8MnA制造。实际上钢丝 抗拉强度随碳含量增高而上升,扭转性能(韧性指标)随碳含量上升而下降,综合考虑, 辽宁特殊钢集团大连三 大钢丝公司选用加稀土的T9A钢丝生产甲、乙、 丙组钢丝。成品钢丝考核抗拉强度、扭转、扭转断口、缠绕、抗拉强度均匀性和尺寸均匀性六项性能指标,常见规格的力学性能如表6。 
  应该指出钢丝 的超高抗拉强度是以牺牲部分塑性和疲劳寿命换来的,只适用于制作形状简单,对疲劳寿命要求不很高的弹簧,该标准不宜推广使用。 表6 GJB 1497-92 特殊用途碳素弹簧钢丝 规范 
  说明:   
  ①每盘钢丝两 端抗拉强度差不得大于100Mpa。 
  ②钢丝扭转时 ,在规定扭转次数以内不得有肉眼可见的裂纹和分层。 
  ③钢丝进行 缠绕试验,钢丝绕芯棒缠绕 1~5圈后不得折断和破 裂。芯棒直径等于钢丝直径。 
   (5)YB/T5103-93 油淬火-回火碳素弹簧钢丝   
  油淬火、回火钢丝先将钢丝生产到成品尺寸,然后再进行油淬火回火处理,以回火马氏体组织交货。组织均匀性是决定油淬火回火钢丝性能的重要指标,因碳素弹簧钢丝 淬透性有限,规格太大的钢丝油淬火回火后芯部不能完全转变为马氏体,所以标准规定油淬火回火碳素弹簧钢丝  供货直径小于12.0mm。 
  与冷拉碳素弹簧钢丝  相比,直径≤2.0mm的油淬火回火钢丝 抗拉强度和弹性极限低于冷拉钢丝。但大规格钢丝(Φ≥6.0mm)索氏体处理后, 不可能采用大减面率拉拔获得高的抗拉强度,而油淬火回火钢丝只要完全淬透,就可以获得比冷拉钢丝更高的抗拉强度。即使在抗拉强度相同条件下,油淬火回火钢丝的弹性极限也高与冷拉钢丝。 
  冷拉弹簧钢丝 的各向异性明显,而油淬火回火钢丝几乎各相同性。油淬火回火钢丝的疲劳寿及抗应力松弛性能比冷拉钢丝好得多,工作温度更高(150~170℃),抗蠕变性能更好。另外油淬火回火钢丝直条度好,打开盘卷后钢丝弹直,几乎无弯曲,缠绕弹簧时成形性能更好。因此工业发达国家大规格油淬火回火碳素弹簧钢丝  几乎取代了冷拉碳素弹簧钢丝  。 
   (6)YB/T5102-93《阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝  》 
  YB/T5102-93与YB/T5103-93的关系相当于 GB/T4358-1995与GB/T4357-89的关系。前者用于 制作动态弹簧,后者是通用标准,主要用于制作静态弹簧。由于动态油淬火回火弹簧对组织均匀性要求更严格,碳素钢淬透性有限,YB/T5102规定供货规格更小 (直径≤6.0mm)。 
  阀门用油淬火 回火碳素钢丝使用范围和质量控制要求基本与GB/T4358-1995 G组相当,这里不再 赘述。
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