弹簧钢选型：65Mn、硅钢和铬钒钢牌号

弹簧钢必须做到什么

弹簧弹性地储存能量，次数达数百万次。决定性性能是相对于抗拉强度而言高的弹性（屈服）极限、抗疲劳性能以及抗永久变形（永久下垂）能力——这些都深受表面质量和脱碳的影响，而不仅仅是化学成分。

牌号阶梯

钢种	家族	典型用途
65Mn	碳锰	低成本扁弹簧和轻型螺旋弹簧、垫圈、卡夹
55Si7 / SUP7 级	硅锰	板簧、较重的螺旋弹簧
SUP9 级	锰铬	需要更好淬透性的螺旋弹簧和板簧
51CrV4 / 6150	铬钒	高应力螺旋弹簧、扭杆弹簧和气门弹簧

为何硅和钒有帮助

硅可提高弹性极限，重要的是，还可提高抗回火性能——硅钢弹簧在给定回火温度下比普通碳钢弹簧能更好地保持载荷，这正是 Si-Mn 钢在板簧中占主导地位的原因。铬为较厚截面增加淬透性；钒可细化晶粒并增加疲劳强度，使 51CrV4/6150 适合发动机气门弹簧和高级悬架用途。

65Mn 只能在薄截面中淬硬，且最先在受热时损失载荷；它在卡夹、扁弹簧和农用零件的成本上仍无可匹敌。

硬度和温度

淬火和回火的板簧和螺旋弹簧通常在 ~42–50 HRC 范围内工作——更软会牺牲承载能力，更硬会牺牲疲劳寿命并招致脆性失效。服役温度限值随合金化而定，大致为：普通碳/锰牌号一般限于约 100–120 °C，硅钢牌号约 200 °C，铬钒钢约 200–250 °C；超过这些温度，松弛（高温下载荷损失）成为决定因素，特种合金将接管。

疲劳是一场表面之战

喷丸、受控的脱碳限值和平滑的过渡，通常比升级牌号更重要：大多数弹簧疲劳裂纹都起源于表面缺陷。应在钢材之外同时指定表面状态和喷丸。

供货形式改变了牌号图景

弹簧以板材、棒材或——非常常见的——线材形式到达工厂，而线材在相同的化学成分类别之上又有其自己的钢种命名。小型精密弹簧使用冷拉硬线或经铅淬火的碳素线材（琴钢线是其中的高质量端）；油回火 Si-Mn 和 Cr-V/Si-Cr 线材用于气门弹簧和离合器弹簧，这类线材交付时已经淬火和回火，卷簧厂只需成形和去应力。大弹簧由棒材热卷制成，然后作为成品线圈淬火和回火。在比较这些形式之间的“弹簧钢”时若不注明路线，就会产生误导：一根气门弹簧的性能，既取决于其铬钒化学成分，也同样取决于线材洁净度和表面检验（用涡流探伤检测裂缝）。

定型、预压和松弛

成品弹簧常经过预压（scragged）——故意压缩超过屈服一次——以稳定自由长度并提高可用应力。随时间在温度下发生的载荷损失称为松弛，它是一项无声的规格：它会被测量并加以限制，用于发动机和高温应用，而且通常正是它、而非静态强度，使一根原本完好的弹簧退出服役。