弹簧钢丝和弹性合金丝
高温下使用 275～290 20～38 30～45 45～60 60～80 说明：E、F和G组碳素弹簧钢丝使用温度不得超过120℃。
4.1.4 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、丙三组供货。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T9A，T10A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，我公司选用加稀土的T9A钢丝生产甲、乙、丙组钢丝，目前“三大牌” 甲、乙、丙组钢丝是特色产品。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，详见表13。
为确保产品质量稳定，可靠，公司多年来摸索一套工艺程序，在钢丝生产过程中质量控制要点为： ①严格控制铅浴处理质量。 ②采用小道次减面率，多道次拉拔， ③合理的表面处理，使用高质量拉丝润滑剂。
④特别要注意生产过程中的模具和拉丝卷筒的冷却，防止产生时效脆性。
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13 GJB1497-92 特殊用途碳素弹簧钢丝规范
直径 mm 0.20 0.22 0.25 0.28 0.30 0.32 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.90 1.00
甲 组 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2840~3140 2790~3090 2790~3090 2790~3090 2790~3090 2790~3090 2740~3040 2740~3040 抗 拉 强 度 MPa 乙 组 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2700~2950 2650~2850 2650~2850 2650~2850 2650~2850 2650~2850 2600~2800 2600~2800 16
丙 组 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2550~2800 2500~2700 2500~2700 2500~2700 2500~2700 2500~2700 2450~2650 2450~2650 甲组 63 50 40 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 15 扭转次数 不小于，次 乙组 63 50 50 50 50 40 40 40 40 40 38 38 38 38 38 38 38 19 丙组 63 50 50 50 50 50 50 50 50 50 44 44 44 44 44 44 44 22 弹簧钢丝和弹性合金丝
1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 2640~2940 2540~2840 2600~2800 2500~2700 2500~2700 2400~2600 2400~2600 2450~2650 2350~2550 2350~2550 2250~2450 2250~2450 15 15 19 19 19 19 19 22 22 22 22 22 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。
4.1.5 GJB5260-2003《航空用碳素弹簧钢丝规范》
该标准是航空航天工业专用标准，成品钢丝考核抗拉强度、扭转次数、扭转均匀度、扭转断口、缠绕和脱碳等性能。根据需方要求，可检验钢丝的非金属夹杂物，一般应控制在A2、B1.5、C1、D1的水平。考核指标详见表14。
表14 GJB 5260-2003 航空用碳素弹簧钢丝规范
直径 mm 0.20 0.22 0.25 0.28 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.20 Ⅰ组 抗拉强度 N/mm2 2650～3090 2650～3090 2650～3090 2650～3090 2645～3085 2595～3035 2595～3035 2595～3035 2595～3035 2595～3035 2550～2990 2550～2990 2500～2940 2450～2890 2350～2790 扭转次数 不小于 30 29 27 26 23 22 20 17 16 16 16 16 16 16 16 Ⅱ组 抗拉强度 N/mm2 2210～2650 2210～2650 2210～2650 2210～2650 2205～2645 2155～2595 2155～2595 2155～2595 2155～2595 2155～2595 2110～2550 2110～2550 2060～2500 2010～2450 1910～2350 扭转次数 不小于 32 32 32 31 31 30 28 28 27 25 25 24 24 24 24 直径 mm 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.50 2.80 3.00 3.20 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 Ⅰ组 抗拉强度 N/mm2 2250～2645 2155～2495 2060～2355 2060～2355 1870～2165 1765～2055 1720～2010 1715～2005 1670～1960 1670～1915 1620～1865 1520～1765 1520～1765 1470～1715 1470～1715 扭转次数 不小于 16 16 15 14 13 12 11 10 9 8 6 6 4 4 2 Ⅱ组 抗拉强度 N/mm2 1865～2255 1815～2155 1765～2060 1765～2060 1665～1960 1620～1910 1620～1910 1620～1910 1520～1810 1520～1765 1470～1715 1370～1615 1370～1615 1320～1565 1320～1565 扭转次数 不小于 24 24 24 23 22 21 19 18 18 18 18 16 13 8 6 说明：①扭转试样变形应均匀，表面不允许有裂纹和分层，断口应垂直于轴线，。
②直径＜4.0mm钢丝，在与钢丝直径相等的芯棒上缠绕8圈；直径≥4.0～6.0mm的钢丝，在直径为2d的芯棒上缠绕8圈；缠绕后的试样表面不得有裂纹和断裂。 ③钢丝脱碳层深度不得大于1.0%d。
航空用碳素弹簧钢丝标准与现行GB/T4357和GB/T4358标准相比，更注重各规格钢丝的强韧性结合，在保证韧性的基础上，使钢丝抗拉强度处于尽可能高的水平上。Ⅰ组钢丝相当于D级和F组钢丝，钢丝直径≤1.4mm时，其抗拉强度和扭转次数要远高于D级和F组钢丝；钢丝直径在1.6～4.0mm范围内，其抗拉强度与D级和F组相当，但扭转次数高于D级和F组钢丝；钢丝直径在＞4.0mm时，其抗拉强度与F组相当，但低于D级钢丝。Ⅱ组钢丝相当于C级和E组钢丝，但其韧性（扭转次数）指标高于C级和E组钢丝，三者抗拉强度差别与Ⅰ组钢丝相似，但差距较小。
航空用碳素弹簧钢丝基本用于制作高应力静态弹簧，因为用于航空航天工业，对强韧性要求比较
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弹簧钢丝和弹性合金丝
高，对生产钢丝用钢和热轧盘条的要求基本与GB/T4358相同：钢的纯净度要高，非金属夹杂含量和气体含量要低，钢必须采用电炉+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%，盘条脱碳层深度不应大于1%d。为提高钢丝强韧性，推荐经两次铅浴处理再出成品，成品钢丝中不应有铁素体组织。铅浴处理时宜采用高炉温、高铅温的生产工艺。成品拉拔时可适当增加拉拔道次，Ⅰ组钢丝平均道次减面率不宜超过16%，Ⅱ组钢丝平均道次减面率不宜超过17%。
4.1.6 GB/T18983-2003《油淬火-回火弹簧钢丝》
油淬火-回火碳素弹簧钢丝原有YB/T5103-93《油淬火-回火碳素弹簧钢丝》和YB/T5102-93《阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝》两个行业标准，分到用于制作静态簧和动态簧，2003年将这两个标准並入GB/T18983-2003《油淬火-回火弹簧钢丝》中。
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。因为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，小规格钢丝的抗拉强度低于冷拉钢丝，所以油淬火回火碳素弹簧钢丝实际使用范围为4.0～12.0mm。
油淬火-回火碳素弹簧钢丝按供货抗拉强度分类属于低强度钢丝，按工作状态分为静态（FDC级）、中疲劳（TDC级）和高疲劳（VDC级）三类，三类钢丝的力学性能如表15。
表15 油淬火-回火碳素弹簧钢丝的力学性能
直径范围/ mm ＞1.6～2.0 ＞2.0～2.5 ＞2.5～2.7 ＞2.7～3.0 ＞3.0～3.2 ＞3.2～3.5 ＞3.5～4.0 ＞4.0～4.2 ＞4.2～4.5 ＞4.5～4.7 ＞4.7～5.0 ＞5.0～5.6 ＞5.6～6.0 ＞6.0～6.5 ＞6.5～7.0 ＞7.0～8.0 ＞8.0～9.0 ＞9.0～10.0 ＞10.0～12.0 抗 拉 强 度 /MPa FDC、TDC 1720～1890 1670～1820 1640～1790 1620～1770 1690～1750 1580～1730 1550～1700 1540～1690 1520～1670 1510～1660 1500～1650 1470～1620 1460～1610 1440～1590 1430～1580 1400～1550 1380～1530 1360～1510 1320～1470 VDC 1650～1800 1630～1780 1610～1760 1590～1740 1570～1720 1550～1700 1530～1680 1510～1660 1510～1660 1490～1640 1490～1640 1470～1620 1450～1600 1420～1570 1400～1550 1370～1520 1350～1500 1340～1490 ～ FDC 45 45 45 45 40 40 40 40 40 40 40 35 35 35 35 35 30 30 30 断 面 收 缩 率 /% TDC 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 40 40 40 40 40 35 35 VDC 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 40 40 40 40 40 35 35 说明：①直径＞1.0mm钢丝检验断面收缩率。
②同一盘或同一轴钢丝抗拉强度允许波动范围为： VD级钢丝不应超过50MPa；
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弹簧钢丝和弹性合金丝
TD级钢丝不应超过60MPa； FD级钢丝不应超过70MPa；
③直径＜3.0mm钢丝应进行缠绕试验，在与钢丝直径相等的芯棒上缠绕4圈，缠绕后的试样表面不得有裂纹和断裂。
④直径＞6.0mm钢丝应进行弯曲试验，钢丝沿直径等于2d的圆弧弯曲90°，表面不得有裂纹。 ⑤直径0.70～6.0mm钢丝应进行单向扭转试验，扭转次数应大于3次，扭转断口应平齐。 ⑥TDC和VDC级钢丝可进行双向扭转试验，试验结果应符合表16要求。
表16 双向扭转试验要求
直径 mm ＞1.6~2.5 ＞2.5~3.0 ＞3.0~3.5 6 TDC 右转圈数 VDC 左转圈数 14 12 10 直径 mm ＞3.5~4.5 ＞4.5~5.6 ＞5.6~6.0 6 TDC 右转圈数 VDC 左转圈数 8 6 4 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于冷拉钢丝。
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（150～175℃），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。
FDC级油淬火回火碳素钢丝用于制作静态弹簧，通常选用60、65、70、62A、67A和72A制造，对热轧盘条的要求与GB/T4357-1989相同。
TDC级油淬火回火碳素钢丝对组织均匀性要比较严格，应按GB/T4358-1995要求选择热轧盘条，选用牌号有65Mn、70、67B和72B等。
VDC级油淬火回火碳素钢丝一般使用65Mn和67B生产，质量控制要求基本与GB/T4358-1995的 G组相当。
油淬火-回火碳素弹簧钢丝的热处理规范：淬火温度800～850℃，淬火介质为油，回火温度315～375℃。与冷拉碳素弹簧钢丝一样，油淬火-回火碳素弹簧钢丝可以直接绕制弹簧，但成簧后必须进行消除应力热处理，消除应力热处理工艺如表17。
表17 油淬火-回火碳素弹簧钢丝消除应力热处理工艺
弹簧用途 一般载荷 重载荷 高温下使用 热处理温度/℃ 215～240 260～290 315～345 时 间 /min ≤1.25mm 15～20 20～30 30～45 ＞1.25～3.0mm 20～25 30～40 45～60 ＞3.0～9.5mm 25～30 40～50 60～80 ＞9.5mm 30～45 50～60 60～90 说明：油淬火-回火碳素弹簧钢丝使用温度不得超过175℃。
4.2 合金弹簧钢丝
冷拉碳素弹簧钢丝具有很高的弹性极限，良好的抗疲劳性能，制成弹簧后经低温消除应力处理后就可以使用，是制作普通弹簧的理想材料。但随着钢丝直径增大，冷拉形变强化弹簧钢丝的综合弹性
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弹簧钢丝和弹性合金丝
性能比不上马氏体相变强化弹簧钢丝的性能。
马氏体相变强化弹簧钢丝质量控制的关键是保证淬透性，即保证油淬火后钢丝整个截面获得均匀的马氏体组织。如果弹簧油淬火未淬透，钢丝芯部残留过冷奥氏体组织，弹簧的弹性极限，抗冲击韧性和疲劳寿命将有不同程度的下降。
碳素弹簧钢淬透性较差，为提高钢的淬透性，必须向钢中添加Mn、Si、Cr、W、V和B等合金元素，形成合金弹簧钢系列。表18列出各种弹簧钢丝油淬火临界直径。
表18 各种弹簧钢丝油淬火临界直径
钢号 碳素弹簧钢 65Mn 62Si2MnA 50CrM 50CrV 60Si2CrA 60Si2CrVA 65Si2MnWA 60CrMnB 60CrMnMo 淬火临界直径（mm） 6～8 15 20～25 30～35 40～45 40～45 50～60 50～60 60 73～108 4.2.1 合金弹簧钢丝分类和特性
合金弹簧钢是在碳素钢的基础上添加一种或几种合金元素，来提高钢的力学性能、淬透性和其它性能，满足制造各种弹簧的要求。合金弹簧钢系列包括Si-Mn、Cr-Mn、Si-Cr、Cr-V和W-Cr-V钢，我国目前应用最广泛的是Si—Mn系列钢，其次是Cr—V系列钢。 (1) Si—Mn系弹簧钢
硅和锰资源丰富，价格便宜，能很好地溶入铁素体中，是最常用的固溶强化元素。硅能显著提高钢的弹性极限，使马氏体的亚结构比较稳定，但会增加钢的脱碳敏感性，易产生石墨碳析出。锰能提高钢的强度和淬透性，改善钢的组织均匀性和热加工能力力，但增加钢的过热敏感性和回火脆性，淬火时容易产生裂纹。硅和锰同时加入钢中可以发挥两种合金元素的优点，抑制彼此的缺点。Si—Mn系列的典型牌号是60Si2MnA。60Si2MnA的淬透性远高于碳素弹簧钢，淬火时不易产生裂纹，回火稳定性较好，不易产生回火脆性，淬回火后的钢丝具有较好的综合力学性能(_较高的弹性极限、屈强比和疲劳强度、一定的淬透性和较好的抗弹减性)和工艺性能，广泛地应用在汽车、拖拉机、机车车辆等工业部门，60Si2MnA钢丝主要用来制造中等截面的螺旋簧，卡簧和碟形弹簧等。
我国常用的Si—Mn弹簧钢还有55Si2Mn、60Si2Mn和70Si3MnA。 Si—Mn弹簧钢的缺点是： ①冶炼和铸锭工艺不当，极易产生碳和硅的偏析，造成钢中出现带状铁素体，白亮点状偏析，（分析证明白亮处富锰，较暗处富硅），黑芯（中心增碳）和中心疏松等缺陷。
②Si—Mn弹簧钢表面脱碳倾向比较严重，热加工、退火和淬火时容易出现脱碳，降低疲劳寿命。 ③由于硅是促进石墨化元素，弹簧淬回火时容易出现石墨碳，降低钢的硬度和韧性。 ④加热时晶粒比较容易粗化。
⑤Si—Mn弹簧在高温回火时保温时间太长或回火后冷却缓慢，往往回出现可逆回火脆性。据分析脆性是杂质和低熔点元素P、S、Pb、Sn、As和Sb在奥氏体晶界处偏聚引起的。所以强化冶炼，改进
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