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S50C—CSP彈簧鋼

特性

（1）中碳鋼，采用由電爐、平爐或純氧轉爐煉鋼法制造的全靜鋼，具有金相組織均勻的?特點。該鋼含碳量（質量分數，%）≥0.4，耐磨性優良，延展性減少，淬火易變形和開裂，故淬火極為重要，切回火后急冷，以避免發生回火脆性。　　通過實行球化處理，可以改善這類碳鋼的切削性能。該鋼通常回火到硬度19~22HRC以后使用，以增加其切削加工性能　　

（2）供貨狀態及硬度143~187HBS，179~235HBS，212~277HBS。

化學成分（質量分數，%）　　

碳：C 0.47~0.53、　　

硅：Si 0.15~0.35、　　

錳：Mn 0.60~0.90、　　

磷：P≤0.030、　　

硫：S≤0.035、　　

銅：Cu≤0.30、　　

鎳：Ni≤0.20、　　

鉻：Cr≤0.20.

力學性能

抗拉強度σb (MPa)：≥630(64) 　　

屈服強度σs (MPa)：≥375(38) 　　

伸長率δ5 (%)：≥14 　　

斷面收縮率ψ(%)：≥40 　　

沖擊功Akv (J)：≥31(4) 　　

沖擊韌性值αkv (J/cm2)：≥39(4) 　　

硬度：未熱處理，≤241HB;退火鋼，≤207HB 　　

試樣尺寸：試樣尺寸為25mm

熱處理規范及金相組織

　 熱處理規范：正火,830℃;淬火,830℃;回火,600℃。　　

金相組織：珠光體+鐵素體。

交貨狀態：

以不熱處理或熱處理（退火、正火或高溫回火）狀態交貨。

研究進展

　　傳統彈簧鋼的強度水平難以滿足現代工業發展的要求，眾所周知，彈簧鋼力學性能在材料的前提下取決于熱處理工藝，而熱處理工藝也應根據所用材料來決定，彈簧鋼高強度化的一個重要途徑是充分發揮合金元素的作用，達到佳合金化效果。

　　1. 熱處理

　　彈簧鋼要求較高的強度和疲勞極限，一般在淬火+中溫回火的狀態下使用，以獲得較高的彈性極限。熱處理工藝技術對彈簧內在質量有著至關重要的影響。因此，如何進一步提高彈簧疲勞壽命，需進一步研究，尤其是化學表面改性熱處理、噴丸強化等都對彈簧疲勞壽命產生重要影響。為進一步強化氣門彈簧的表面強度、增加壓應力、提高疲勞壽命，氣門彈簧成形后，要進一步經過滲氮、低溫液體碳氮共滲或硫氮共滲處理，然后經噴丸強化。例如，日本將f4mm的si－cr油淬鋼絲經450℃×4.5h低溫體碳氮共滲與經400℃×15min中溫回火進行對比，其疲勞極限可提高240mpa。氮的滲入，不僅了脫碳的不良影響，而且還提高了殘余壓應力，同時經滲氮和低溫液體碳氮共滲的氣門彈簧高溫強度提高，150℃時的變形量為0.2%(規定值為0.5%)，250℃的變形量為0.56%，提高了氣門彈簧的熱穩定性和抗松弛穩定性，但滲氮和液體碳氮共滲時間應嚴格控制，否則會形成網狀硫化物和網狀氮化物，反而會降低其疲勞強度。

　　氣門彈簧提高強度的方法還可以選擇噴丸，經生產實踐表面氣門彈簧噴丸可用兩種丸粒，一種直徑為0.8mm，其顯微硬度為720hv0.2，另一種直徑0.25mm，其顯微硬度為800hv0.2，三次噴丸可達到較好的強化效果，又可使表面質量得到改善。

　　2. 合金化

　　碳是鋼中的主要強化元素，對彈簧鋼的影響往往超過其他合金元素。根據使用要求，彈簧鋼材料應是中高碳的合金鋼。當今各國普遍采用的彈簧鋼，含碳量絕大部分在0.45%～0.65%。

　　為了克服彈簧鋼強度提高后韌性和塑性降低的難題，也有降低碳含量的趨勢。我國對低碳馬氏體彈簧鋼進行了深入的研究，如28mnsib、35mnsib等，其碳含量在0.30%左右。實踐表明，這些彈簧鋼可以在低溫回火的板條狀馬氏體組織下使用，有足夠強度和優良的綜合力學性能，尤其是塑性、韌性。日本研究開發的幾種高強度彈簧鋼，如uhs1900、vhs2000、nd120s、nd250s等，碳含量均在0.40%左右。

　　合金元素在彈簧鋼中的主要作用是提高力學性能、改善工藝性能及賦予某些特殊性能(如耐高溫、耐蝕)等。

　　很多彈簧鋼以硅為主要合金元素，它是對彈減抗力影響大的合金元素，這主要是由于硅具有強烈的固溶強化作用；同時，硅能抑制滲碳體在回火過程中的晶核形成和長大，改變回火時析出碳化物的數量、尺寸和形態，提高鋼的回火穩定性。目前，國內鋼材牌號中wsi為1.8%～2.2%，是現有標準中含硅高的彈簧鋼。但硅含量如果過高，將鋼在軋制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向，并且使冶煉困難和易形成夾雜物，因此，過高硅含量彈簧鋼的使用仍需慎重。

　　由于鉻能夠顯著提高鋼的淬透性，阻止si－cr鋼球化退火時的石墨化傾向，減少脫碳層，因此是彈簧鋼中的常用合金元素，以鉻為主要強化元素的彈簧鋼50crv使用較廣泛。

　　錳是提高淬透性有效的合金元素，它溶入鐵素體中有固溶性化作用。研究表明，wmn大于0.5%，以使淬火時彈簧鋼心部完全較變為馬氏體，但當wmn超過1.5%時，韌性明顯下降，這在選擇彈簧鋼時應優先考慮的。

　　鉬可以提高鋼的淬透性，防止回火脆性，改善疲勞性能，現有標準中加鉬的彈簧鋼不多，加入量一般在0.4%以下。

釩是強碳化物形成元素，固態下所析出的細小彌散的mc型碳化物具有很強的沉淀強化效果。在35crmnb鋼中加入0.11%v，可顯著提高鋼的淬透性，還發現釩能有效降低35simnb鋼的脫碳敏感性，認為這與釩降低鋼中有效固溶碳、防止晶粒長大和阻止晶界擴散并提高抗氧化性有關。

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