弹簧材质应该具备哪些性能？

（1）弹簧工作时，表面承受的应力最大，疲劳损伤往往从钢丝表面开始。对于在重要场合使用的弹簧，如气门弹簧和悬架弹簧，其使用寿命有数百万次、千万次甚至更长，这就对材料的疲劳性能提出了更高的要求。影响材料疲劳性能的因素很多，如化学成分、硬度、钢的纯度、表面质量和金相组织，特别是材料的表面质量。在弹簧工作过程中，材料的表面缺陷，如裂纹、褶皱、鳞片、锈迹、凹坑、划痕、压痕等，容易引起应力集中。应力集中位置往往是疲劳失效的疲劳源。
 

（2） 表面脱碳易产生疲劳源，严格控制脱碳层深度也是非常重要的质量指标。为了提高弹簧材料的表面质量，可以对材料表面进行抛光或抛光。在拉拔钢丝之前，可以通过剥落工艺剥去一层材料的皮，这样可以去除大部分表面缺陷。弹簧热处理时，可采用控制气氛或真空热处理，防止表面脱碳和氧化。

（1）为了提高弹簧的抗疲劳破坏和松弛能力，弹簧材料应具有较高的屈服强度和弹性极限，特别是高的屈服强度比。一般来说，材料的弹性极限与屈服强度成正比，因此弹簧设计者和制造商总是希望材料具有较高的屈服强度。但是，弹簧材料的抗拉强度和屈服强度比较接近，例如冷拔碳钢丝的屈服强度约为90%左右：由于抗拉强度比屈服强度更容易测量，所以抗拉强度是在材料交付时提供的，因此，在设计和制造中，通常以抗拉强度作为依据。
 

（2） 然而，拉伸强度越高，材料就越好。强度过高会降低材料的塑性和韧性，增加脆性倾向。材料的抗拉强度与其化学成分、金相组织、热处理、冷加工（拉拔或轧制）程度及其它强化工艺有关。抗拉强度与疲劳强度之间也存在一定的关系。当材料低于1600mpa时，其疲劳强度随拉伸强度的增加而增加。

（1）在弹簧制作过程中，材料需要经历不同程度的加工变形，因此要求材料具有一定的塑性。例如，形状复杂的拉扭弹簧的卸扣和扭臂曲率半径很小时，在加工缠绕或冲弯时，弹簧材料应无裂纹、损伤等缺陷。同时，当弹簧承受冲击载荷或可变载荷时，材料应具有良好的韧性，这对提高弹簧的使用寿命有很大的好处。

（1）许多弹簧对载荷精度要求较高，如阀门弹簧的载荷偏差不应大于规定载荷的5%~6%。以圆钢丝弹簧为例，当钢丝直径偏差为1%时，载荷将产生约4%的偏差。由此可见，严格的尺寸精度对保证弹簧的质量也非常重要。

（1）材料的均匀性要求是指材料的化学成分、力学性能、尺寸偏差等指标的均匀性和稳定性。如果材料的性能各方面不一致，将给弹簧的生产带来很大的困难，导致产品的几何尺寸、硬度、载荷等参数离散化，并产生严重的不均匀甚至废品。

为满足上述性能要求，弹簧钢必须具有优良的冶金质量，包括严格控制化学成分、高纯度、低杂质含量、低非金属夹杂物含量，并控制其形状、粒度和硬度。

（2） 此外，还要求钢的均匀性和稳定性。弹簧钢还应具有良好的表面质量和高精度的形状和尺寸。连铸在弹簧钢生产中得到了广泛的应用。与压铸相比，连铸可以通过电磁搅拌和低温铸造降低钢的偏析，改善钢的均匀性；减少二次氧化，改善钢表面脱碳；使钢的组织和性能稳定均匀；提高产量和生产效率；配合炉外精炼技术，降低低氧含量，有效控制钢的化学成分。

（3） 在弹簧钢的尺寸偏差、断面形状、表面质量和沿钢长的显微组织均匀性要求不断提高的情况下，国外广泛采用全连轧机，不断改进以实现高速化，无扭无张力轧制。为了保证钢材的尺寸精度，采用短应力线或预应力轧机。