弹簧作为机械系统中的关键弹性元件，广泛应用于汽车、航空航天、工业设备及电子电器等领域。其性能直接影响整机的可靠性、安全性和使用寿命。弹簧钢的选材涉及力学性能、环境适应性及加工工艺等多方面因素，需在材料科学、热处理技术及质量控制之间取得平衡。

关键性能要求

1. 高弹性极限：抵抗塑性变形，确保弹性恢复能力。

2. 高疲劳强度：承受交变载荷时抗裂纹扩展，延长寿命。

3. 良好韧性：避免冲击载荷下脆断，尤其在低温环境。

4. 抗松弛性：长期应力下保持形状稳定性（如阀门弹簧）。

5. 工艺性能：易冷/热成型，淬透性匹配截面尺寸。

材料分类

1. 碳素弹簧钢（如65Mn）：

   • 成本低，用于低应力弹簧（垫圈、离合器片）。

   • 淬透性较差，适合小截面。

2. 合金弹簧钢（如60Si2Mn、50CrVA）：

   • 硅锰系（60Si2Mn）：高弹性、抗松弛，用于汽车板簧。

   • 铬钒系（50CrVA）：耐高温、高疲劳强度，适用发动机气门弹簧。

3. 不锈钢弹簧钢（如304、17-7PH）：

   • 耐腐蚀，用于医疗器械或海洋环境，需控制晶界析出相。

4. 特殊用途钢：

   • 高碳钢（SUP9）：日本标准，高强度悬挂弹簧。

   • 沉淀硬化不锈钢（PH15-7Mo）：航空航天高强耐蚀部件。

   
   

   
   

质量控制要点

1. 成分控制：

   • 碳含量（0.5%~0.7%）保证硬度，硅（1%~2%）提升弹性。

   • 严格控制硫、磷（≤0.025%）减少脆性。

2. 冶金缺陷预防：

   • 连铸坯需电磁搅拌减少偏析，轧制避免表面裂纹。

3. 热处理工艺：

   • 淬火（850~880℃）+ 中温回火（400~500℃）获得回火屈氏体。

   • 残余奥氏体需低于5%，防止尺寸不稳定。

4. 表面处理：

   • 喷丸强化引入压应力，提升疲劳寿命20%~30%。

   • 电镀（锌、镉）防锈，避免氢脆（需200℃除氢）。

5. 检测标准：

   • 力学性能：硬度HRC42~50，疲劳测试≥10⁶次循环。

   • 微观组织：金相检查无脱碳层（深度≤1%截面厚度）。

     
     

本指南系统梳理了弹簧钢的核心性能要求、主流材料分类及关键质量控制要点，旨在为工程师、材料研究人员及采购人员提供实用的选材参考。通过优化材料选择与制造工艺，可显著提升弹簧的疲劳寿命、抗松弛能力及环境适应性，满足不同应用场景的严苛需求。