弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。弹簧是利用弹性变形吸收能量以减缓机械振动和冲击的作用，或依靠弹性储存能来起驱动作用，在工作中既要传递或吸收载荷，又不能产生永久变形，如气门弹簧、高压液压泵上的柱塞弹簧、喷嘴簧等。

6.2.4.1　成分特点

中、高碳：合金弹簧钢的含碳量一般在 0.45%～0.70%，这是为了保证高的弹性极限、屈服强度和疲劳强度。

加入提高淬透性的元素：主要加入的元素是硅、锰，其目的是提高淬透性、强化铁素体基体和提高回火稳定性，同时也提高屈强比。硅对提高钢的弹性极限有明显的效果，但高硅量的钢有石墨化倾向，并在加热时易于脱碳。锰在钢中易使钢产生过热敏感性。所以在弹簧钢中同时还加入少量的碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等，进一步提高淬透性，防止钢在加热时晶粒长大和脱碳，增加回火稳定性及耐热性。

6.2.4.2　常用钢种

我国常用弹簧钢的化学成分、热处理、力学性能和用途列于表6.13中。在实际应用中，可根据使用条件和弹簧的尺寸选择合适的钢种。

合金弹簧钢按所加合金元素可分为：

（1）以Si、Mn为主要合金元素的合金弹簧钢

代表性钢种有60Si2Mn等。这类钢的价格便宜，淬透性明显优于碳素弹簧钢。这类钢主要用于汽车、拖拉机上的板簧和螺旋弹簧。硅锰弹簧钢是应用很广的弹簧钢，这是因为硅显著提高钢的弹性极限和屈强比，提高回火稳定性，并能与锰相配合提高淬透性。60Si2Mn是一种常用于制造铁道车辆、汽车拖拉机上承受较大负荷的扁形弹簧和直径为 20～25 mm的螺旋弹簧，油淬即可淬透。60Si2Mn的使用温度不能超过250 °C。

（2）含Cr、V、W等元素的合金弹簧钢

典型钢种为50CrVWA，复合金化，不仅大大提高钢的淬透性，而且还提高钢的高温强度、韧性和热处理工艺性能。这类钢可制作在350～400 °C温度下承受重载的较大弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的气门弹簧等。50CrVA是一种较高级的弹簧钢，因钒的作用，这种钢在热处理加热时不易过热，无石墨化现象，回火稳定性很好，适用于制作截面在30 mm以下的高负荷重要弹簧及在300 °C以下工作的各种弹簧。

6.2.4.3　热处理特点

由于弹簧钢对疲劳强度要求很高，热处理时的表面脱碳，会大大降低疲劳强度，因此弹簧钢的加热温度和保温时间必须严格控制。弹簧按加工和热处理可分为两类：(www.daowen.com)

（1）热成型弹簧

用热轧钢丝或钢板制成，然后淬火和中温（450～550 °C）回火，获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度，特别是高弹性极限，并有一定的塑性和韧性，一般用来制作较大型的弹簧。

表6.13　常用弹簧钢的牌号、成分、热处理、性能及用途（摘自GB/T 1222-2016）

热成型制造板簧的工艺路线如下：

扁钢剪断→加热压弯成型→余热淬火＋中温回火→喷丸→装配

（2）冷成型弹簧

小尺寸弹簧用冷拔弹簧钢丝或钢片卷成。其制造方法有：

①铅淬冷拔钢丝或钢片，冷拔前进行“淬铅”处理，即加热到A3c以上，在 450～550 °C的熔融铅中等温淬火，获得适于冷拔的索氏体组织。经多次冷拔至所需尺寸时，弹簧钢丝的屈服强度可达到1 600 MPa以上。弹簧卷成后不再淬火，只进行消除应力的低温退火（200～300 °C），使弹簧定型。

②油淬回火钢丝，冷拔至要求尺寸后，利用淬火加中温回火来进行强化，再冷绕成型，并进行去应力回火。最终组织为回火屈氏体。

③退火钢丝，经过退火后，冷绕成弹簧，再进行淬火加中温回火强化处理。

弹簧的寿命对表面缺陷很敏感，任何表面脱碳层、氧化皮、折叠、斑痕和裂纹都会显著降低弹簧的疲劳强度。为了提高弹簧的寿命，常在热处理后附加喷丸处理，使弹簧表面产生残余压应力，即可抑制表面疲劳裂纹的萌生与扩展。如60Si2Mn制作的汽车板簧经喷丸处理后，使用寿命可提高5～6倍。