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两类弹簧钢丝的组织、强韧性及发展趋势 苏德达 (天津大学材料学院　300072) 　　摘　要　对比冷拔弹簧钢丝和油淬火回火弹簧钢丝的金相组织和性能特点。分析高强韧性弹簧钢丝的生产 技术要点。依据钢丝强韧化原理,以弹簧市场需求为导向,从钢的合金化、超纯净化、超细化处理等先进技术方面 论述弹簧钢丝的发展趋势。 关键词　冷拔弹簧钢丝　油淬火回火弹簧钢丝　金相组织　市场需求 Microstructure,Strength-toughness of Two Kinds of Spring Steel Wires and It′s Development Tendency Su Deda (Tianjin University　300072) Abstract　To compare the microstructures and strength-toughness characteristics of two kinds of spring steel wires·The relations and differences between its high strength-toughness and the productive processes are analyzed·Accordingtothe requirements forthe spring market and the productive techniques for super purifying and super grain size of austenite,the development tendency of the good quality spring steel wires are also discussed· Keywords　hard drawn spring steel wires;　oil-tempered spring steel wires;　rnicrostructure;　requirement for the spring market 　　在金属制品生产中,弹簧钢丝不论在产品数量 和质量上都占有很重要的地位。在世界范围内,常 用弹簧钢丝有两类:冷拔碳素弹簧钢丝和各种淬火 回火弹簧钢丝。由于油淬火回火钢丝能简化弹簧生 产工艺、出簧率高、生产的弹簧质量高,因此越来越 受弹簧生产厂家的青睐。但油淬火弹簧钢丝的价格 相对高一些。弹簧制造者如何正确选用和使用弹簧 钢丝,弹簧钢丝的生产者如何提高钢丝质量都有必 要深入了解钢丝的组织状态与强韧性的关系以及生 产技术与其组织和性能之间的密切关系。 1　两类弹簧钢丝的金相组织结构特征及力学性能 1·1　冷拔弹簧钢丝的金相组织结构 冷拔弹簧钢丝的金相组织是纤维状,如图1a所 示。它的形成过程是:钢丝经过韧化处理(即铅淬 火)后,获得极细片状珠光体,它是奥氏体的共析分 解产物,由渗碳体片和铁素体两相组成。铅淬火时 的铅温越低,则珠光体片层越细薄。经深度冷拔后 便可达到所需要的规格尺寸和力学性能。极细珠光 体又名索氏体,这种两相组织中铁素体量占绝对优 势,具有特别优异的冷拔性能。在冷拔过程中塑性 变形主要在铁素体内进行,每个晶粒被拉成条带状 (相片中的白色基底),而渗碳体量少而性脆,极难变 形,在拉拔过程中(或退火过程中)破碎呈点状或小 块状,仍然分布在铁素体条带之间,此处又是两相交 界处,构成微电池,内应力很高,极易腐蚀着色。所 以,从它的OM(光学显微镜)组织看到的,除了白色 条状的铁素体外,还夹杂着一些模糊不清的条状黑 色组织。用高倍率的透射电镜观察这种组织时(即 TEM组织),黑白条带状更为清晰,如图1b所示。该 照片中,白色条带是铁素体,条带间的窄细黑条是渗 碳体及夹杂物汇集处,实际上该处仍以铁素体为基 地。在更高倍率观察时就可看见点状或短条块状渗 碳体,呈不连续分布。黑色条带区域的位错密度很 高(位错密度ρ=1012根/cm),白条内铁素体的位错 密度很低。这表明TEM和OM组织的一致性,前者 观察金属薄膜中较小的视场范围,主要是研究它的 亚结构;后者是观察试样较大范围的金相组织。 此外,从冷拔弹簧钢丝中还可看到夹杂物的种 类、数量、大小、形态及其分布,它反映了钢质纯净度 水平。由于夹杂物对钢丝的力学性能及弹簧的疲劳 寿命有重要影响。所以,提高钢的纯净度是提高钢 丝质量的重要技术指标。 冷拔弹簧钢丝中还可能出现以下非正常组织: 　第25卷　　第4期金　　属　　制　　品1999年8月 　Vol·25　　No·4 Steel Wire Products August 1999　图1　冷拔弹簧钢丝(Ⅱa组)的金相组织 a.OM组织(×1 000)　　b.TEM组织(×45 000) 先共析铁素体