用彈性材料制成的零件在外力作用下發(fā)生形變，除去外力后又恢復(fù)原狀。
修訂GB1222-84版《彈簧鋼》標準的探討
GB1222-84版《彈簧鋼》是在GB1222-75的基礎(chǔ)上結(jié)合JIS G4801修訂而來的而GB1222-75卻基本上參照了前蘇聯(lián)的彈簧鋼標準（roct 14959）因此GB1222-84仍舊留有許多前蘇聯(lián)標準的痕跡與國際通行的日本德國法國等工業(yè)發(fā)達國家彈簧鋼標準有較大的差別近年來我國汽車鐵路車輛等制造行業(yè)大量引進西方發(fā)達國家的技術(shù)其原材料標準也采用相應(yīng)國家的技術(shù)標準由于GB1222-84版標準與這些國際標準的對應(yīng)性較差造成引進車型的彈簧鋼國產(chǎn)化難度較大,進展緩慢另一方面隨著我國加入WTO我國鋼材的出口也必須按國家先進標準組織生產(chǎn)而GB1222-84標準的不足在一定程度上限制了我國彈簧鋼材在國際市場的競爭力總之對于GB1222-84版《彈簧鋼》標準的修訂勢在必行第一必須在鋼種體系上提高與國家先進標準的對應(yīng)性以便于彈簧鋼材料國產(chǎn)化和出口第二必須提高標準的技術(shù)水平促進我國特鋼企業(yè)提高彈簧鋼質(zhì)量滿足用戶的需要現(xiàn)對我國GB1222-84版《彈簧鋼》的修訂提出如下初步意見
1關(guān)于鋼牌號的問題
現(xiàn)行彈簧鋼標準中鋼牌號太多許多鋼種生產(chǎn)量極少不利于集約化生產(chǎn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量與國際標準對比日本只有9個牌號德國只有6個牌號法國只有10個牌號英國最多也只有12個而我國GB1222-84標準中卻有17個牌號如此多的牌號用戶使用反而不方便不易掌握其性能建議在修訂時對彈簧鋼牌號進行調(diào)整使之與國際標準相接近具體有下述幾方面
1.1 彈簧鋼牌號應(yīng)以合金彈簧鋼為主這也是與國際標準相接軌的高碳彈簧鋼因其綜合性能較差其在機械設(shè)備中的使用已越來越少因此建議刪除657085三個牌號這幾個牌號完全可在GB/T699-1999中選用
1.2 55Si2Mn55Si2MnB兩個牌號在實踐中很少使用完全可用其它牌號代替另外隨著我國冶煉水平的提高完全可以用60Si2MnA替代60Si2Mn因此建議55Si2Mn55Si2MnB60Si2Mn這三個牌號予以刪除
1.3 30W4Cr2VA是特殊合金彈簧鋼其用途比較專一（用于高溫狀態(tài)）用量也較少象這類特殊鋼種主要都是加工彈簧鋼絲不宜列入通用彈簧鋼標準牌號中原德國標準中也有類似牌號30WCrV179后來在DIN17221-84標準中刪除了建議該鋼號也從GB1222中刪除列入專用彈簧鋼絲技術(shù)標準中
1.4 根據(jù)我國有關(guān)企業(yè)和科研單位多年來的研制成果28SiMnVB具有較高的設(shè)計應(yīng)力較高的強韌性較低的脫碳傾向綜合性能較為優(yōu)越特別適合于冷卷和耐低溫沖擊的彈簧是符合國際發(fā)展趨勢的品種（德國也有類似低碳彈簧鋼牌號38Si7）建議將該鋼種列入修訂標準便于在全國推廣應(yīng)用
經(jīng)過上述調(diào)整彈簧鋼標準中列入牌號為11個包括了高錳硅錳鉻錳鉻硅鉻釩鉻硅釩和含硼彈簧鋼等國際上通用的彈簧鋼典型鋼號具有很好的代表性
2關(guān)于化學(xué)成分的要求
隨著工業(yè)技術(shù)的進步對彈簧的疲勞壽命要求也越來越高因而對彈簧鋼化學(xué)成分的要求也逐步加嚴如鐵道部鐵路提速改造明確提出了車輛螺旋彈簧用鋼材氧含量的要求另一方面GB1222-84標準中鋼牌號的化學(xué)成分范圍與國際標準的對應(yīng)性較差不易于替代使用鑒于上述原因建議對彈簧鋼化學(xué)成分的要求作如下調(diào)整
2.1 加嚴SP含量的要求參照GB/T3077-1999彈簧鋼至少屬優(yōu)質(zhì)鋼帶A的應(yīng)屬高級優(yōu)質(zhì)鋼因此凡不帶A的彈簧鋼SP含量均應(yīng)不大于0.030%而帶A的彈簧鋼SP含量均應(yīng)不大于0.025%比GB1222-84標準分別降低0.005%
2.2 由于氧含量對彈簧鋼疲勞壽命有較大的影響建議增加氧含量的要求根據(jù)我國的冶煉水平彈簧鋼全氧含量應(yīng)不大于25ppm
2.3 為了方便用戶掌握彈簧鋼的淬透性和調(diào)整熱處理制度應(yīng)增加對殘余元素的檢驗可規(guī)定鋼中殘余WMoVTi含量應(yīng)作分析結(jié)果記入質(zhì)量證明書中
2.4 我國60Si2Mn和60Si2MnA彈簧鋼的錳含量規(guī)定偏低（0.60―0.90%）許多生產(chǎn)廠為節(jié)約成本錳含量按下限控制時,淬透性效果較差參照日本SUP6美國9260德國60SiCr7等相近牌號建議將該兩牌號的錳含量調(diào)整為0.70―1.00%我國的錳資源比較豐富這一調(diào)整符合我國的資源特點
2.5 我國50CrVA的錳含量為0.50―0.80%也較國際類似牌號德國50CrV4法國51CrV4日本SUP10低實踐證明適當(dāng)提高50CrVA的錳含量可顯著改善其性能強度可提高100MPa以上建議參照上述國外標準將50CrVA的錳含量調(diào)整為0.65―0.95%
2.6 對于非硅彈簧鋼我國標準參照前蘇聯(lián)其Si含量均為0.17―0.37%而其它西方國家標準均為0.15―0.35%我們分析蘇聯(lián)在制定標準時有一定政治和戰(zhàn)略意義便于形成其獨特的鋼種標準體系根據(jù)目前的形勢我們應(yīng)以國際通行標準的依據(jù)將非硅彈簧鋼的Si含量統(tǒng)一為0.15―0.35%使鋼種上完全與國際標準對應(yīng)
3. 關(guān)于供貨方式的問題
3.1 按力學(xué)性能交貨還是按淬透性交貨
由于彈簧鋼的力學(xué)性能是在小試樣調(diào)質(zhì)狀態(tài)下測試的其力學(xué)性能數(shù)值受試樣的加工熱處理溫度的掌握和工夾具等因素影響較大尤其彈簧鋼大多屬高強度鋼種倔強比高屈服不明顯缺口敏感性大因此測試的力學(xué)性能的準確度低再現(xiàn)性差實際上用戶在加工彈簧時主要看材料的淬透性其彈簧性能的最佳衡量指標就是淬火后的硬度值從歐美各國 標準的交貨條件來看通常是沒有按力學(xué)性能交貨的日本JIS G4801標準也只是把力學(xué)性能列入?yún)⒖純?nèi)容（參考表）中從興澄公司出口大量的彈簧鋼（年出口量2萬多噸）基本沒有要求按力學(xué)性能交貨的訂單
而彈簧鋼的淬透性能是彈簧制造者制定熱處理工藝的重要依據(jù)對彈簧最終性能起著重要的影響作用我國彈簧鋼標準未給出各鋼種的淬透性曲線給予用戶制定熱處理帶來不便而國際標準通常有關(guān)于淬透性的參考指標如日本JIS G4801標準中給出了SUP3SUP6SUP7SUP9SUP10SUP12共五個牌號的淬透性參考圖德國DIN7221標準第7.3.3條規(guī)定當(dāng)需方要求并在合同中注明時可按淬透性要求交貨并給出了頂端淬透性和淬透性極限尺寸的數(shù)據(jù)
根據(jù)上述情況建議在力學(xué)性能和淬透性兩種交貨方式中優(yōu)先選取按淬透性交貨但考慮到國內(nèi)用戶的習(xí)慣也可以由用戶選擇按力學(xué)性能交貨但選擇了按力學(xué)性能交貨時則不再做淬透性檢驗力學(xué)性能檢驗的具體規(guī)范和參考值可以參考JIS G4801標準將其列入標準的附件或者與需方協(xié)商
如選擇按力學(xué)性能交貨國內(nèi)也有多家單位提出需對力學(xué)性能檢驗的規(guī)范進行調(diào)整比如硅錳系彈簧鋼的延伸率做δ10而其它的做δ5是否參照日本和ISO標準統(tǒng)一做δ5又如GB1222-84標準中對力學(xué)性能的試樣規(guī)格不夠明確在修訂標準時應(yīng)予以規(guī)范
如選擇按淬透性交貨則主要存在問題是當(dāng)鋼材尺寸規(guī)格較小時無法在在成品上取樣加工淬透性試樣用戶也無法復(fù)驗因此也有人提出采用計算法計算其DI美國和歐洲的用戶常采取該種方法但必須統(tǒng)一DI值的計算公式
3.2 晶粒度
彈簧鋼的晶粒度是反映冶煉質(zhì)量的重要指標并且晶粒度的粗細與鋼的淬透性也有關(guān)系通常國際標準包括ISO683和DIN17221等都規(guī)定彈簧鋼必須檢驗晶粒度建議在修訂GB1222-84標準時將晶粒度檢驗作為交貨的必要條件并規(guī)定彈簧鋼的奧氏體晶粒度必須為5級或更細
但晶粒度的評定標準與方法必須予以明確GB1222-84標準采用YB27-77現(xiàn)該標準已經(jīng)由YB/T5148-93（等效采用ASTM E12）替代建議在修改彈簧鋼標準時規(guī)定采用YB/T5148-93標準中規(guī)定的氧化法檢驗
3.3 非金屬夾雜物
根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果彈簧失效破壞的最主要原因是鋼中夾雜物引起的因此在修訂彈簧鋼標準時增加非金屬夾雜物的檢驗要求并規(guī)定其合格級別是十分必要的德國DIN17221第7.6條規(guī)定需方在訂貨時可要求檢驗非金屬夾雜物并且在表7中對氧化物夾雜（K法）的合格級別作了規(guī)定建議在修訂GB1222-84標準時將非金屬夾雜物的檢驗作為可選擇的交貨條件并規(guī)定其在需要檢驗時的合格級別根據(jù)用戶對于彈簧鋼純凈度的要求對于帶A的彈簧鋼牌號其合格級別是否定為按GB10561中JK評級圖評定AB類夾雜物（細系和粗系）均不大于3.0級CD類夾雜物（細系和粗系）均不大于2.5級
4. 關(guān)于外形和尺寸公差的要求
4.1 應(yīng)該對彈簧圓鋼的規(guī)格范圍作出規(guī)定當(dāng)然該條款也可在愛標準的第一條適用范圍中予以明確建議彈簧圓鋼的規(guī)格范圍應(yīng)是直徑不大于80mm（參照JIS G4801）并可補充如下條款經(jīng)供需雙方協(xié)商也可以供應(yīng)直徑大于100mm的彈簧鋼棒材
4.2 對GB1222-84版標準修訂時要將盤條列入適用范圍但在84版標準中沒有適用盤條的尺寸公差建議在修訂時明確彈簧鋼盤條按GB/T14981-1994標準中B級精度執(zhí)行
4.3 對于彈簧扁鋼GB1222-84標準的表1所選定的規(guī)格范圍不合理主要是在厚度方面由于現(xiàn)在車輛的重載化和安全系數(shù)的提高不同寬度系列的彈簧扁鋼其厚度都有所增加并且100系列以上的厚度達到30mm以上建議增加厚度規(guī)格并對于寬系列扁鋼的厚度擴大到40mm
4.4 GB1222-84標準中對彈簧扁鋼的彎曲度規(guī)定太煩瑣特別是對平彎的控制在實際操作中意義不大建議參照JIS G4801只規(guī)定彎曲度不大于0.3%并圖解彎曲度的含義
5. 其它技術(shù)要求
5.1 交貨硬度
GB1222-84中對于60Si2CrA60Si2CrVA60CrMnBA60CrMnMoA等牌號的交貨硬度規(guī)定不便于操作由于多數(shù)鋼廠的產(chǎn)品均是熱軋后交貨而GB1222-84的表8中卻只規(guī)定這些牌號的熱軋+熱處理交貨狀態(tài)的表面硬度許多用戶則要求鋼廠以熱軋態(tài)交貨時也達到同樣的硬度要求事實上大多數(shù)是達不到的建議在表8中增列一欄上述幾個牌號在熱軋交貨狀態(tài)時硬度要求并放寬到350HB并將熱處理后的交貨硬度降到280HB
5.2 脫碳
從各國的標準對比來看GB1222-84規(guī)定的脫碳層深度并不算寬松但實際上各國用戶對脫碳均有很嚴格的要求有的要求硅彈簧鋼脫碳不大于1.5%其它彈簧鋼脫碳不大于1.0%由于現(xiàn)在普遍取消了二次開小坯軋材連鑄連軋得到推廣應(yīng)用實際的脫碳層都較淺因此GB1222-84標準中的脫碳層規(guī)定也可以考慮適當(dāng)加嚴但也不宜加嚴大多例如對于硅彈簧扁鋼厚度＞8―30mm的其脫碳層可由2.3%加嚴到2.0%
5.3 表面質(zhì)量
在GB1222-84中第3.81條規(guī)定熱軋材表面不得有裂紋......這一條看起來很嚴格但實際執(zhí)行起來卻不嚴格因為事實上熱軋材表面完全沒有裂紋也是不太可能的有些細小的裂紋難以發(fā)現(xiàn)往往都發(fā)給用戶使用除非根根探傷出廠才能保證表面100%無裂紋參考國外標準他們關(guān)于裂紋的要求看起來較松大多是要求表面不能有影響使用的裂紋但實際控制上是比較嚴格的建議對有關(guān)表面裂紋的條款進行修改例如對于彈簧扁鋼的側(cè)面當(dāng)個別裂紋深度不超過0.2mm時可不予清除當(dāng)用戶對表面要求較高時是否可規(guī)定采用渦流或磁粉探傷的合格級別
6. 其它
6.1 修訂標準的格式必須按GB1.1-2000標準的規(guī)定進行編制
6.2 對于原標準中一些因為技術(shù)進步而不適應(yīng)的條款應(yīng)進行修改如冶煉方法中的平爐已經(jīng)徹底淘汰而各種爐外精煉工藝被廣泛應(yīng)用
6.3 由于轎車用和鐵路提速車輛用高檔彈簧鋼的發(fā)展用戶對彈簧圓鋼提出了表面及皮下無缺陷的要求隨之產(chǎn)生了剝皮磨光碾光等工藝生產(chǎn)的銀亮材（有別于冷拉材）如何在新標準中體現(xiàn)也是應(yīng)該考慮的一個問題
以上是根據(jù)我公司長期生產(chǎn)彈簧鋼的經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累并結(jié)合彈簧鋼用戶對提高質(zhì)量的合理要求并參考了其它特鋼企業(yè)的部分意見初步提出的對GB1222-84版《彈簧鋼》標準的幾點看法其中有些意見還需要做大量的試驗以取得比較充分的數(shù)據(jù)作為標準修訂的科學(xué)依據(jù)希望通過本文引起大家共同參與討論提出寶貴意見以使《彈簧鋼》標準的修訂工作更加完善
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