螺旋弹簧钢
阅读：261发布：2020-05-12
专利汇可以提供螺旋弹簧钢专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 螺旋 弹簧 钢 ，所述 螺旋弹簧 钢包含 碳 (C)：0.51重量％至0.57重量％， 硅 (Si)：1.35重量％至1.45重量％，锰(Mn)：0.95重量％至1.05重量％，磷(P)：0.003重量％至0.015重量％，硫(S)：0.003重量％至0.010重量％，铬(Cr)：0.70重量％至0.90重量％， 铜 (Cu)：0.30重量％至0.40重量％， 钒 (V)：0.10重量％至0.15重量％， 铝 (Al)：0.010％至0.040％， 钛 (Ti)：0.010％至0.033％，钼(Mo)：0.05重量％至0.15重量％，镍(Ni)：0.25重量％至0.35重量％，以及余量的 铁 (Fe)和不可避免的杂质以构成100％。本发明通过控制硅、锰、磷、硫、铬、铜、钒、铝、钛和钼的含量赋予本发明的螺旋 弹簧钢 具有改进的疲劳寿命和拉伸强度，且其重量可以相应减少，从而有助于减轻 汽车 的重量。，下面是螺旋弹簧钢专利的具体信息内容。
1.一种螺旋弹簧钢，其包含，碳C：0.51重量％至0.57重量％，硅Si：1.35重量％至1.45重量％，锰Mn：0.95重量％至1.05重量％，磷P：0.003重量％至0.015重量％，硫S：0.003重量％至0.010重量％，铬Cr：0.70重量％至0.90重量％，铜Cu：0.30重量％至0.40重量％，钒V：0.10重量％至0.15重量％，铝Al：0.010重量％至0.040重量％，钛Ti：0.010重量％至
0.033重量％，钼Mo：0.05重量％至0.15重量％，镍Ni：0.25重量％至0.35重量％，以及余量的铁Fe和不可避免的杂质以构成100％。
2.根据权利要求1所述的螺旋弹簧钢，其晶粒尺寸为29μm或更小。
3.根据权利要求1所述的螺旋弹簧钢，其中将螺旋弹簧钢模制成总脱碳层深度为50μm或更小且铁素体脱碳深度为1μm或更小的产品。
4.根据权利要求1所述的螺旋弹簧钢，其中将螺旋弹簧钢模制成具有800,000循环或更多循环的疲劳寿命和500,000循环或更多循环的腐蚀疲劳寿命的产品。
5.根据权利要求1所述的螺旋弹簧钢，其拉伸强度为2150MPa或更大。
6.根据权利要求2所述的螺旋弹簧钢，其中铝Al的含量为0.010％至0.030％以防止形成粗大的夹杂物并且将螺旋弹簧钢模制成具有850,000循环或更多循环的疲劳寿命和550,
000循环或更多循环的腐蚀疲劳寿命的产品。
7.根据权利要求2所述的螺旋弹簧钢，其中钛Ti的含量为0.010％至0.030％以防止形成粗大的沉淀物，并且将螺旋弹簧钢模制成具有850,000循环或更多循环的疲劳寿命和
550,000循环或更多循环的腐蚀疲劳寿命的产品。
螺旋弹簧钢
技术领域
[0001] 本发明涉及螺旋弹簧钢，所述螺旋弹簧钢通过控制硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、铜(Cu)、钒(V)、铝(Al)、钛(Ti)和钼(Mo)的含量而被赋予改进的疲劳寿命和拉伸强
度。
度。
背景技术
[0002] 近来，强度为120K psi的高强度螺旋弹簧已经应用于国内外制造的车辆。对于某些车型，目前使用强度高达130K的高强度螺旋弹簧。随着螺旋弹簧的强度增加至110K至
130K psi，将螺旋弹簧制造成具有较低厚度或较少匝数以响应轻型车辆的要求。然而，这种
螺旋弹簧在切削/去涂层后更容易腐蚀。此外，螺旋弹簧的厚度的减小导致不存在设计公
差，这又导致强度不足，并且具有小厚度的螺旋弹簧在经历部分断裂之后有快速进入完全
断裂的风险。
130K psi，将螺旋弹簧制造成具有较低厚度或较少匝数以响应轻型车辆的要求。然而，这种
螺旋弹簧在切削/去涂层后更容易腐蚀。此外，螺旋弹簧的厚度的减小导致不存在设计公
差，这又导致强度不足，并且具有小厚度的螺旋弹簧在经历部分断裂之后有快速进入完全
断裂的风险。
[0003] 为了避免这样的问题，在一些易腐蚀的区域应用双重涂覆方法，但是由于材料(涂层)成本的过度增加也带来了副作用，因此这不是根本的解决方案。因此，通过改进强度/耐
腐蚀性来增加材料的耐久性是目前汽车工业要解决的重要问题。近来汽车研发向高性能、
高功率、高效率发展的方向要求其部件具有高强度和轻量化。例如，用于悬浮的钢构件不可
缺少地提供有高强度和耐久性，但在同以往普遍的汽车重量/腐蚀条件相同的情况下应同
时轻质化。
腐蚀性来增加材料的耐久性是目前汽车工业要解决的重要问题。近来汽车研发向高性能、
高功率、高效率发展的方向要求其部件具有高强度和轻量化。例如，用于悬浮的钢构件不可
缺少地提供有高强度和耐久性，但在同以往普遍的汽车重量/腐蚀条件相同的情况下应同
时轻质化。
[0004] 公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有
技术。
技术。
发明内容
[0005] 本发明的各个方面涉及提供螺旋弹簧钢，所述螺旋弹簧钢通过控制硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、铜(Cu)、钒(V)、铝(Al)、钛(Ti)和钼(Mo)的含量而改进疲劳寿
命和拉伸强度。
命和拉伸强度。
[0006] 本发明的各个方面涉及提供一种螺旋弹簧钢，其包含碳(C)：约0.51重量％至约0.57重量％，硅(Si)：约1.35重量％至约1.45重量％，锰(Mn)：约0.95重量％至约1.05重
量％，磷(P)：约0.003重量％至约0.015重量％，硫(S)：约0.003重量％至约0.010重量％，铬
(Cr)：约0.70重量％至约0.90重量％，铜(Cu)：约0.30重量％至约0.40重量％，钒(V)：约
0.10重量％至约0.15重量％，铝(Al)：约0.010重量％至约0.040重量％，钛(Ti)：约0.010重
量％至约0.033重量％，钼(Mo)：约0.05重量％至约0.15重量％，镍(Ni)：约0.25重量％至约
0.35重量％，以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质以构成100％。
量％，磷(P)：约0.003重量％至约0.015重量％，硫(S)：约0.003重量％至约0.010重量％，铬
(Cr)：约0.70重量％至约0.90重量％，铜(Cu)：约0.30重量％至约0.40重量％，钒(V)：约
0.10重量％至约0.15重量％，铝(Al)：约0.010重量％至约0.040重量％，钛(Ti)：约0.010重
量％至约0.033重量％，钼(Mo)：约0.05重量％至约0.15重量％，镍(Ni)：约0.25重量％至约
0.35重量％，以及余量的铁(Fe)和不可避免的杂质以构成100％。
[0007] 在一个实施方案中，螺旋弹簧钢的晶粒尺寸为约29μm或更小(例如，约29μm、28μm、27μm、26μm、25μm、24μm、23μm、22μm、21μm、20μm、19μm、18μm、17μm、16μm、15μm、14μm、13μm、12μm、11μm、约10μm、或更小)。
[0008] 在另一示例性实施方案中，将螺旋弹簧钢模制成总脱碳层深度为约50μm或更小(例如，约50μm、49μm、48μm、47μm、46μm、45μm、44μm、43μm、42μm、41μm、40μm、39μm、38μm、37μm、36μm、35μm、34μm、33μm、32μm、31μm、20μm、或更小)且铁素体脱碳深度为约1μm或更小(例如，约1μm、0.9μm、0.8μm、0.7μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm、0.3μm、0.2μm、约0.1μm、或更小)的产品。
[0009] 在另一示例性实施方案中，将螺旋弹簧钢模制成具有约800,000或更多循环的疲劳寿命和约500,000或更多循环的腐蚀疲劳寿命的产品。
[0010] 在另一示例性实施方案中，螺旋弹簧钢具有约2150MPa或更大(例如，约2150MPa、2160、2170、2180、2190、2200、2250、2300、2350、2400、2500、2600、2700、2800、2900、约
3000MPa，或更大)的拉伸强度。
3000MPa，或更大)的拉伸强度。
[0011] 在另一示例性实施方案中，铝(Al)的含量为约0.010％至约0.030％(例如，约0.010％、0.015％、0.020％、0.025％，或约0.030％)以防止形成粗大的夹杂物并且将螺旋
弹簧钢模制成具有约850,000或更多循环的疲劳寿命和约550,000或更多循环的腐蚀疲劳
寿命的产品。
弹簧钢模制成具有约850,000或更多循环的疲劳寿命和约550,000或更多循环的腐蚀疲劳
寿命的产品。
[0012] 在另一示例性实施方案中，钛(Ti)的含量为约0.010％至约0.030％(例如，约0.010％、0.015％、0.020％、0.025％，或约0.030％)以防止形成粗大的沉淀物，并且将螺旋
弹簧钢模制成具有约850,000或更多循环的疲劳寿命和约550,000或更多循环的腐蚀疲劳
寿命的产品。
附图说明
弹簧钢模制成具有约850,000或更多循环的疲劳寿命和约550,000或更多循环的腐蚀疲劳
寿命的产品。
附图说明
[0013] 图1是拉伸强度相对于硅(Si)含量绘制的曲线图。
[0014] 图2是冲击韧性相对于硅(Si)含量绘制的曲线图。
[0015] 图3是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于硅(Si)含量绘制的曲线图。
[0016] 图4是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于硅(Si)含量绘制的曲线图。
[0017] 图5是总脱碳深度相对于硅(Si)含量绘制的曲线图。
[0018] 图6是铁素体脱碳深度相对于硅(Si)含量绘制的曲线图。
[0019] 图7是拉伸强度相对于锰(Mn)含量绘制的曲线图。
[0020] 图8是冲击韧性相对于锰(Mn)含量绘制的曲线图。
[0021] 图9是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于锰(Mn)含量绘制的曲线图。
[0022] 图10是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于锰(Mn)含量绘制的曲线图。
[0023] 图11是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于磷(P)含量绘制的曲线图。
[0024] 图12是腐蚀裂纹深度相对于磷(P)含量绘制的曲线图。
[0025] 图13是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于磷(P)含量绘制的曲线图。
[0026] 图14是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于硫(S)含量绘制的曲线图。
[0027] 图15是腐蚀裂纹深度相对于硫(S)含量绘制的曲线图。
[0028] 图16是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于硫(S)含量绘制的曲线图。
[0029] 图17是拉伸强度相对于铬(Cr)含量绘制的曲线图。
[0030] 图18是冲击韧性相对于铬(Cr)含量绘制的曲线图。
[0031] 图19是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于铬(Cr)含量绘制的曲线图。
[0032] 图20是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于铬(Cr)含量绘制的曲线图。
[0033] 图21是腐蚀率相对于铜(Cu)含量绘制的曲线图。
[0034] 图22是腐蚀裂纹深度相对于铜(Cu)含量绘制的曲线图。
[0035] 图23是冲击韧性相对于铜(Cu)含量绘制的曲线图。
[0036] 图24是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于铜(Cu)含量绘制的曲线图。
[0037] 图25是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于铜(Cu)含量绘制的曲线图。
[0038] 图26是拉伸强度相对于钒(V)含量绘制的曲线图。
[0039] 图27是冲击韧性相对于钒(V)含量绘制的曲线图。
[0040] 图28是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于钒(V)含量绘制的曲线图。
[0041] 图29是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于钒(V)含量绘制的曲线图。
[0042] 图30是拉伸强度相对于铝(Al)含量绘制的曲线图。
[0043] 图31是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于铝(Al)含量绘制的曲线图。
[0044] 图32是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于铝(Al)含量绘制的曲线图。
[0045] 图33是拉伸强度相对于钛(Ti)含量绘制的曲线图。
[0046] 图34是螺旋弹簧产品的普通疲劳寿命相对于钛(Ti)含量绘制的曲线图。
[0047] 图35是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于钛(Ti)含量绘制的曲线图。
[0048] 图36是拉伸强度相对于钼(Mo)含量绘制的曲线图。
[0049] 图37是冲击韧性相对于钼(Mo)含量绘制的曲线图。
[0050] 图38是腐蚀裂纹深度相对于钼(Mo)含量绘制的曲线图。
[0051] 图39是螺旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命相对于钼(Mo)含量绘制的曲线图。
[0052] 图40是表示常规市售可得的螺旋弹簧样品，实施例和对比实施例的螺旋弹簧样品的拉伸强度的图。
[0053] 图41是表示常规市售可得的螺旋弹簧样品，实施例和对比实施例的螺旋弹簧样品的冲击韧性的图。
[0054] 图42是表示常规市售可得的螺旋弹簧样品，实施例和对比实施例的螺旋弹簧样品的普通疲劳寿命的图。
[0055] 图43是表示常规市售可得的螺旋弹簧样品，实施例和对比实施例的螺旋弹簧样品的腐蚀疲劳寿命的图。
[0056] 图44示出了根据显微镜图像上硅(Si)含量的铁素体脱碳的深度。
[0057] 图45示出了根据显微镜图像上铝(Al)含量的晶粒尺寸和铝夹杂物。
[0058] 图46示出了根据显微镜图像上钛(Ti)含量的晶粒尺寸和钛沉淀物。
[0059] 应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定
向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。
向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。
[0060] 在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
[0061] 现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在
将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而
且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、
修改形式、等价形式及其它实施方案。
将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而
且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、
修改形式、等价形式及其它实施方案。
[0062] 下面将结合附图对本发明特别的实施方案进行描述。
[0063] 本发明涉及螺旋弹簧钢，其包含碳(C)：约0.51重量％至约0.57重量％，硅(Si)：约1.35重量％至约1.45重量％，锰(Mn)：约0.95重量％至约1.05重量％，磷(P)：约0.003重
量％至约0.015重量％，硫(S)：约0.003重量％至约0.010重量％，铬(Cr)：约0.70重量％至
约0.90重量％，铜(Cu)：约0.30重量％至约0.40重量％，钒(V)：约0.10重量％至约0.15重
量％，铝(Al)：约0.010重量％至约0.040重量％，钛(Ti)：约0.010重量％至约0.033重量％，
钼(Mo)：约0.05重量％至约0.15重量％，镍(Ni)：约0.25重量％至约0.35重量％，以及余量
的铁(Fe)和不可避免的杂质以构成100％。
量％至约0.015重量％，硫(S)：约0.003重量％至约0.010重量％，铬(Cr)：约0.70重量％至
约0.90重量％，铜(Cu)：约0.30重量％至约0.40重量％，钒(V)：约0.10重量％至约0.15重
量％，铝(Al)：约0.010重量％至约0.040重量％，钛(Ti)：约0.010重量％至约0.033重量％，
钼(Mo)：约0.05重量％至约0.15重量％，镍(Ni)：约0.25重量％至约0.35重量％，以及余量
的铁(Fe)和不可避免的杂质以构成100％。
[0064] 以下，将对根据本发明示例性实施方案的钢的组成成分的数值限制的理由进行说明。除非另有说明，以下描述中给出的单位％为重量％。
[0065] 碳(C)：约0.51％至约0.57％，碳(C)是增加钢的强度的最有效和最重要的元素。碳在奥氏体化时溶解形成固溶体，然后可以进行马氏体相变。随着钢中碳含量的增加，钢的硬
度增加，而韧性降低。碳与其他元素如铁(Fe)、铬(Cr)和钒(V)形成碳化物，以增加强度和硬
度。
度增加，而韧性降低。碳与其他元素如铁(Fe)、铬(Cr)和钒(V)形成碳化物，以增加强度和硬
度。
[0066] 碳含量小于0.51％降低拉伸强度和疲劳强度。另一方面，当碳的使用量超过0.57％时，钢具有较差的韧性并且淬火前的硬度增加，加工性降低。因此，碳(C)的含量限制
在约0.51％至约0.57％(例如约0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％或约
0.57％)的范围内。
在约0.51％至约0.57％(例如约0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％或约
0.57％)的范围内。
[0067] 硅(Si)：约1.35％至约1.45％。
[0069] 当硅含量低于1.35％时，钢的拉伸强度和疲劳强度差。另一方面，硅含量大于1.45％导致钢由于脱碳而疲劳强度降低以及淬火前硬度增加而加工性降低。因此，硅(Si)
的使用量为约1.35％至约1.45％(例如，约1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、
1.40％、1.41％、1.42％、1.43％、1.44％、或约1.45％)。
的使用量为约1.35％至约1.45％(例如，约1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、
1.40％、1.41％、1.42％、1.43％、1.44％、或约1.45％)。
[0071] 硅含量小于0.95％对于提高钢的淬透性而言可忽略不计。另一方面，如果硅的使用量大于1.05％，则钢的加工性和韧性降低，并且随着MnS过量析出，疲劳寿命劣化。约
0.95％至约1.05％(例如约0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.00％、1.01％、
1.02％、1.03％、1.04％或约1.05％)的范围作为对钢中锰(Mn)含量的限制。
0.95％至约1.05％(例如约0.95％、0.96％、0.97％、0.98％、0.99％、1.00％、1.01％、
1.02％、1.03％、1.04％或约1.05％)的范围作为对钢中锰(Mn)含量的限制。
[0072] 磷(P)：约0.003％至约0.015％。
[0073] 如果磷(P)均匀地分散在钢中，则没有问题地提高机械加工性。
[0074] 当磷含量小于0.003％时，钢的机械加工性差。另一方面，磷含量大于0.015％降低钢的耐冲击性，导致缺口敏感性的增加，并且还促进了回火脆性。因此，磷(P)的含量限制在
约0.003％至约0.015％(例如，约0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、
0.009％、0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.015％、或约0.015％)的范围内。
约0.003％至约0.015％(例如，约0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、
0.009％、0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.015％、或约0.015％)的范围内。
[0075] 硫(S)：约0.003％至约0.010％。
[0076] 锰(Mn)、硫(S)形成MnS夹杂物提高钢的加工性。
[0077] 当硫含量小于0.003％时，钢的加工性差。另一方面，硫含量大于0.010％形成许多MnS夹杂物，其可以作为裂纹核从而降低疲劳寿命和耐腐蚀性。因此，硫(S)的含量限制在约
0.003％至约0.010％(例如约0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、
0.009％或约0.010％)的范围内。
0.003％至约0.010％(例如约0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、
0.009％或约0.010％)的范围内。
[0078] 铬(Cr)：约0.60％至约0.80％。
[0079] 将铬(Cr)溶解在奥氏体相中以提高淬透性并且抑制回火时的耐软化性。添加铬(Cr)以赋予钢具有诸如淬透性和强度的机械性能。铬具有防止高硅(Si)钢脱碳的效果。
[0080] 当铬含量小于0.60％时，钢的强度过度降低，因此容易发生永久变形。另一方面，铬含量超过0.80％，钢的硬度和韧性降低，因此经受开裂。此外，铬含量过多会增加生产成
本。铬(Cr)的含量优选在约0.60％至约0.80％(例如约0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、
0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、
0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％或约0.80％)的范围内。
本。铬(Cr)的含量优选在约0.60％至约0.80％(例如约0.60％、0.61％、0.62％、0.63％、
0.64％、0.65％、0.66％、0.67％、0.68％、0.69％、0.70％、0.71％、0.72％、0.73％、0.74％、
0.75％、0.76％、0.77％、0.78％、0.79％或约0.80％)的范围内。
[0081] 铜(Cu)：约0.25％至约0.35％。
[0082] 铜(Cu)防止钢向内腐蚀的进展，因为铜(Cu)改善了在钢表面上形成的氧化物腐蚀垢的致密化。如果过度使用，铜会引起红色短路，导致钢中产生裂纹。
[0083] 当铜含量小于0.25％时，钢易被腐蚀且疲劳寿命降低。另一方面，铜含量大于0.35％容易引起红色短路，从而使钢开裂，进而增加生产成本。因此，铜的含量限制在约
0.25％至约0.35％(例如约0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、
0.32％、0.33％、0.34％，或约0.35％)的范围内。
0.25％至约0.35％(例如约0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、
0.32％、0.33％、0.34％，或约0.35％)的范围内。
[0084] 钒(V)：约0.05％至约0.15％。
[0086] 当钒的含量小于0.05％时，钢的强度降低，晶界迁移。另一方面，当钒的使用量超过0.15％时，钢的韧性和疲劳寿命降低，生产成本增加。因此，钒(V)的含量限制在约0.05％
至约0.15％(例如约0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、
0.13％0.14％或约0.15％)的范围内。
至约0.15％(例如约0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、
0.13％0.14％或约0.15％)的范围内。
[0087] 铝(Al)：约0.010％至约0.040％。
[0088] 铝(Al)引起奥氏体的细化并改进强度和冲击韧性。特别地，与钛(Ti)和钼(Mo)一起添加Al可以减少昂贵元素的量，包括用于微结构细化的钒和用于韧性改善的镍。
[0089] 铝的含量小于0.0010％不会改进强度和冲击韧性。当铝的含量超过0.040％时，另一方面可以形成粗大的夹杂物(Al2O3)，作为疲劳核通过降低如疲劳寿命的耐久性来削弱
钢。因此，铝(Al)的含量优选在约0.010％至约0.040％(例如约0.010％、0.011％、0.012％、
0.013％、0.014％、0.015％、0.016％、0.017％、0.018％0.019％、0.020％、0.021％、
0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、
0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％或约
0.040％)的范围内。
钢。因此，铝(Al)的含量优选在约0.010％至约0.040％(例如约0.010％、0.011％、0.012％、
0.013％、0.014％、0.015％、0.016％、0.017％、0.018％0.019％、0.020％、0.021％、
0.022％、0.023％、0.024％、0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、
0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％或约
0.040％)的范围内。
[0090] 钛(Ti)：约0.010％至约0.033％。
[0091] 钛(Ti)防止或抑制晶粒的再结晶和生长。此外，钛(Ti)形成如TiC、TiMoC等纳米碳化物，从而提高强度和断裂韧性。该元素与氮反应形成TiN，抑制晶粒生长。此外，钛(Ti)形
成阻碍B和N之间结合的TiB2，从而导致BN诱导的淬灭性质劣化的最小化。
成阻碍B和N之间结合的TiB2，从而导致BN诱导的淬灭性质劣化的最小化。
[0092] 钛的含量小于0.010％不会增加强度和断裂韧性。另一方面，钛的含量超过0.033％会增加生产成本，并形成有角的沉淀物以降低疲劳寿命。因此，钛的含量限定在约
0.010％至约0.033％(例如约0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％、
0.016％、0.017％、0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、
0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％或约0.033％)的
范围内。
0.010％至约0.033％(例如约0.010％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％、
0.016％、0.017％、0.018％、0.019％、0.020％、0.021％、0.022％、0.023％、0.024％、
0.025％、0.026％、0.027％、0.028％、0.029％、0.030％、0.031％、0.032％或约0.033％)的
范围内。
[0093] 钼(Mo)：约0.05％至约0.15％。
[0094] 钼(Mo)形成微结构碳化物沉淀物(如TiMoC)以改进强度和断裂韧性。
[0095] 当使用量小于0.05％时，钼不能形成碳化物，不能获得足够的强度和断裂韧性。另一方面，钼的含量超过0.15％在加工性和由此的生产率方面是不利的。钼(Mo)的含量优选
在约0.1％至约0.5％(例如约0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、
0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、
0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、
0.038％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、
0.48％、0.49％，或约0.50％)的范围内。
在约0.1％至约0.5％(例如约0.10％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、
0.17％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、
0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、
0.038％、0.39％、0.40％、0.41％、0.42％、0.43％、0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、
0.48％、0.49％，或约0.50％)的范围内。
[0096] 镍(Ni)：约0.25％至约0.35％。
[0097] 镍(Ni)是用于加强钢基体的元素，因为镍(Ni)可以使钢结构细化并在奥氏体相中形成固溶体。它为钢提供高淬透性和改进的耐腐蚀性。
[0098] 当镍的含量小于0.25％时，由于耐腐蚀性差，钢易于腐蚀且疲劳寿命降低。镍的含量超过0.35％会增加成本。因此，镍的含量限制在约0.25％至约0.35％(例如约0.25％、
0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％，或约0.35％)的范围内。
0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.31％、0.32％、0.33％、0.34％，或约0.35％)的范围内。
[0099] 实施例和对比实施例
[0100] 在图1至图6中描述了归因于表1中硅(Si)含量的控制的影响。
[0101] 表1
[0102] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例1 0.54 1.14 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
对比实施例2 0.55 1.27 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例1 0.54 1.35 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例2 0.56 1.45 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
实施例3 0.54 1.53 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
对比实施例1 0.54 1.14 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
对比实施例2 0.55 1.27 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例1 0.54 1.35 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例2 0.56 1.45 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
实施例3 0.54 1.53 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
[0103] 在表1的实施例和对比实施例中，仅使用硅(Si)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0104] 由于在本发明中硅(Si)的含量限制在1.35％至1.45％的范围内，对比实施例1和2的硅含量小于1.35％，而对比实施例3的硅含量大于1.45％。
[0105] 在图1、图2和图3中可以看出，随着硅含量的增加，拉伸强度增加，弹簧钢产品的疲劳寿命增加。然而，如图2所示，冲击韧性随硅含量的增加而降低，并且在硅含量为1.45％至
1.53％的范围内迅速降低。
1.53％的范围内迅速降低。
[0106] 对于拉伸强度的测量，根据KS B 0801使用标准样品，同时根据KS D ISO148-1测量冲击韧性。
[0107] 使用弹簧疲劳试验机在20至120kgf/mm3的重复应力下测量螺旋弹簧钢产品的疲劳寿命。
[0108] 从图4的数据看出，对于弹簧产品的腐蚀疲劳寿命，硅(Si)含量的范围为1.35％至1.45％是最佳的。在硅含量的范围(1.45％至1.53％)中，由于腐蚀裂纹的缺口效应，冲击韧
性迅速降低，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
性迅速降低，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
[0109] 使用弹簧疲劳试验机在20至60kgf/mm3的重复应力下测量螺旋弹簧钢产品的腐蚀疲劳寿命，同时在35℃下喷洒5％的NaCl水溶液。
[0110] 如图5所示，当Si含量为1.35％至1.45％时，钢的总脱碳深度保持在40至50μm，但当Si含量为1.45％至1.53％时，总脱碳层深度迅速增加。术语“总脱碳层深度”是指螺旋弹
簧钢的硬度随碳的热处理损失而降低的深度。更大的总脱碳层深度是降低螺旋弹簧钢产品
在疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命中更严重的因素。
簧钢的硬度随碳的热处理损失而降低的深度。更大的总脱碳层深度是降低螺旋弹簧钢产品
在疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命中更严重的因素。
[0111] 总脱碳层深度使用硬度法进行测量。总脱碳层深度定义为从表面到硬度开始快速增加的点的深度。
[0112] 转至图6，当硅含量高达1.45％时，铁素体脱碳的深度保持在1μm或更小的水平，并且在硅含量为1.45％至1.53％的范围内迅速增加。铁素体脱碳的深度是指在螺旋弹簧钢的
表面上发生大量的碳损失时出现的白色铁素体结构。高达1μm的铁素体脱碳深度不会显著
影响普通疲劳寿命或腐蚀疲劳寿命，但当超过1μm时，铁素体脱碳深度如脱碳层总深度作为
降低螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命的因素。
表面上发生大量的碳损失时出现的白色铁素体结构。高达1μm的铁素体脱碳深度不会显著
影响普通疲劳寿命或腐蚀疲劳寿命，但当超过1μm时，铁素体脱碳深度如脱碳层总深度作为
降低螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命的因素。
[0113] 铁素体脱碳深度使用显微镜进行测量。白色铁素体结构的深度可以从微观横截面图像进行确定。如图44所示，当形成的白色铁素体脱碳的深度小于1μm时，不能清楚地观察
到白色铁素体结构。
到白色铁素体结构。
[0114] 因此，将硅(Si)的含量限制在1.35％至1.45％的范围内是合理的。
[0115] 在图7至图10中描述了归因于表2中锰(Mn)含量的控制的影响。
[0116] 表2
[0117] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例4 0.54 1.41 0.82 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
对比实施例5 0.55 1.39 0.87 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例3 0.54 1.39 0.95 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例4 0.56 1.40 1.05 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
实施例6 0.54 1.41 1.17 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
对比实施例4 0.54 1.41 0.82 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
对比实施例5 0.55 1.39 0.87 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例3 0.54 1.39 0.95 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例4 0.56 1.40 1.05 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
实施例6 0.54 1.41 1.17 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
[0118] 在表2的实施例和对比实施例中，仅使用锰(Mn)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0119] 由于在本发明中锰(Mn)含量限制在0.95％至1.05％的范围内，对比实施例4和5的锰(Mn)含量小于0.95％，而对比实施例6的锰(Mn)含量大于1.05％。
[0120] 在图7至图9中可以看出，随着锰(Mn)含量的增加，拉伸强度提高且弹簧钢产品疲劳寿命增加。然而，如图8所示，冲击韧性随锰(Mn)含量的增加而降低，并且在锰含量为
1.05％至1.17％的范围内迅速降低。
1.05％至1.17％的范围内迅速降低。
[0121] 从图10的数据看出，对于弹簧产品的腐蚀疲劳寿命，锰(Mn)的含量范围为0.95％至1.05％是最佳的。在锰的含量范围(1.05％至1.17％)中，由于腐蚀裂纹的缺口效应，冲击
韧性迅速降低，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
韧性迅速降低，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
[0122] 同时，总脱碳和铁素体脱碳的深度几乎均完全不受锰(Mn)含量的影响。
[0123] 在图11至图13中描述了归因于表3中磷(P)含量的控制的影响。
[0124] 表3
[0125] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
实施例5 0.54 1.39 1.01 0.003 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例6 0.55 1.41 1.02 0.011 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例7 0.54 1.40 1.00 0.015 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
对比实施例7 0.56 1.40 1.01 0.021 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例8 0.54 1.41 1.02 0.030 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
实施例5 0.54 1.39 1.01 0.003 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例6 0.55 1.41 1.02 0.011 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例7 0.54 1.40 1.00 0.015 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
对比实施例7 0.56 1.40 1.01 0.021 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例8 0.54 1.41 1.02 0.030 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
[0126] 在表3的实施例和对比实施例中，仅使用磷(P)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0127] 由于在本发明中磷(P)含量限制在0.003％至0.015％的范围内，而对比实施例7和8的磷(P)含量大于0.015％。
[0128] 如图11所示，即使磷(P)含量增加，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命也约为800,000循环表明磷(P)含量的控制对螺旋弹簧钢的普通疲劳寿命没有显著影响产品。
[0129] 另一方面，从图12和图13的数据看出，较高的磷(P)含量导致螺旋弹簧钢产品中较深的腐蚀开裂和较短的腐蚀疲劳寿命。此外，腐蚀裂纹迅速加深，在P含量为0.015％至
0.021％的范围内螺旋弹簧钢产品的腐蚀疲劳寿命迅速降低。这些结果表明，超过上限的磷
(P)含量导致耐冲击性降低并且促进回火脆性。
0.021％的范围内螺旋弹簧钢产品的腐蚀疲劳寿命迅速降低。这些结果表明，超过上限的磷
(P)含量导致耐冲击性降低并且促进回火脆性。
[0130] 在喷洒5％的NaCl溶液的同时，样品在35℃下处理360小时，以腐蚀裂纹的深度(μm)来测量耐腐蚀性。较浅的腐蚀裂纹代表更好的耐腐蚀性。
[0131] 因此，将磷(P)的含量限制在0.003％至0.015％的范围内是合理的。
[0132] 在图14至图16中描述了归因于表4中硫(S)含量的控制的影响。
[0133] 表4
[0134] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
实施例8 0.54 1.39 1.01 0.008 0.003 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例9 0.55 1.39 1.02 0.007 0.005 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例10 0.54 1.38 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
对比实施 0.56 1.41 1.01 0.008 0.021 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
例9
对比实施 0.54 1.40 1.02 0.029 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
例10
实施例8 0.54 1.39 1.01 0.008 0.003 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例9 0.55 1.39 1.02 0.007 0.005 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例10 0.54 1.38 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
对比实施 0.56 1.41 1.01 0.008 0.021 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
例9
对比实施 0.54 1.40 1.02 0.029 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
例10
[0135] 在表4的实施例和对比实施例中，仅使用硫(S)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0136] 由于在本发明中硫(S)含量限制在0.003％至0.010％的范围内，而对比实施例9和10的硫(S)含量大于0.010％。
[0137] 如图14所示，即使硫(S)含量增加，螺旋弹簧钢产品也具有约800,000或更多循环的普通疲劳寿命，然后在0.010％至0.021％的硫(S)范围内普通疲劳寿命迅速降低，这表明
当硫含量超过上限时，MnS夹杂物对普通疲劳寿命有显著影响。
当硫含量超过上限时，MnS夹杂物对普通疲劳寿命有显著影响。
[0138] 此外，从图15和图16的数据看出较高的硫(S)含量导致螺旋弹簧钢产品中较深的腐蚀开裂和较短的腐蚀疲劳寿命。此外，腐蚀裂纹迅速加深，在硫(S)含量为0.010％至
0.021％的范围内螺旋弹簧钢产品的腐蚀疲劳寿命迅速降低。这些结果表明，超过上限的硫
(S)含量使MnS夹杂物开始腐蚀。
0.021％的范围内螺旋弹簧钢产品的腐蚀疲劳寿命迅速降低。这些结果表明，超过上限的硫
(S)含量使MnS夹杂物开始腐蚀。
[0139] 因此，将硫(S)的含量限制在0.003％至0.010％的范围内是合理的。
[0140] 在图17至图20中描述了归因于表5中铬(Cr)含量的控制的影响。
[0141] 表5
[0142] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例11 0.54 1.49 1.01 0.008 0.008 0.65 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例11 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.70 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例12 0.54 1.51 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例13 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.90 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例12 0.54 1.50 1.02 0.007 0.008 0.94 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
对比实施例11 0.54 1.49 1.01 0.008 0.008 0.65 0.32 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例11 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.70 0.31 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例12 0.54 1.51 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例13 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.90 0.32 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例12 0.54 1.50 1.02 0.007 0.008 0.94 0.30 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
[0143] 在表5的实施例和对比实施例中，仅使用铬(Cr)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0144] 由于在本发明中铬(Cr)含量限制在0.70％至0.90％的范围内，对比实施例11的铬(Cr)含量小于0.70％，而对比实施例12的铬(Cr)含量大于0.90％。
[0145] 在图17和图19中可以看出，随着铬(Cr)含量的增加，弹簧钢产品的拉伸强度和普通疲劳寿命增加。然而，如图18所示，冲击韧性随铬(Cr)含量的增加而降低，并且在铬含量
为0.90％至0.94％的范围内迅速降低。
为0.90％至0.94％的范围内迅速降低。
[0146] 从图20的数据看出，对于弹簧产品的腐蚀疲劳寿命，铬(Cr)的含量范围为0.70％至0.90％是最佳的。在铬(Cr)的含量范围(0.90％至0.94％)中，由于腐蚀裂纹的缺口效应，
冲击韧性迅速降低，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
冲击韧性迅速降低，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
[0147] 在图21至25中描述了归因于表6中铜(Cu)含量的控制的影响。
[0148] 表6
[0149] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例13 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.28 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例14 0.55 1.49 1.02 0.007 0.009 0.80 0.30 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例15 0.54 1.49 1.00 0.009 0.010 0.81 0.36 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例16 0.56 1.50 1.01 0.008 0.009 0.79 0.40 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例14 0.54 1.51 1.02 0.007 0.008 0.79 0.43 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
对比实施例13 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.28 0.12 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例14 0.55 1.49 1.02 0.007 0.009 0.80 0.30 0.12 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例15 0.54 1.49 1.00 0.009 0.010 0.81 0.36 0.11 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例16 0.56 1.50 1.01 0.008 0.009 0.79 0.40 0.12 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例14 0.54 1.51 1.02 0.007 0.008 0.79 0.43 0.10 0.021 0.020 0.100 0.290
[0150] 在表6的实施例和对比实施例中，仅使用铜(Cu)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0151] 由于在本发明中铜(Cu)含量限制在0.30％至0.40％的范围内，对比实施例13的铜(Cu)含量小于0.30％，而对比实施例14的铜(Cu)含量大于0.40％。
[0152] 在图21和图22中可以看出，在较高的铜(Cu)含量下观察到较低的腐蚀速率和较浅的腐蚀开裂。
[0155] 如图23所示，随着铜(Cu)含量的增加，冲击韧性趋于降低，在铜(Cu)的含量范围为0.40％至0.43％时冲击韧性迅速降低。
[0156] 如图24所示，即使铜(Cu)含量增加，普通疲劳寿命在螺旋弹簧钢产品上没有显著差异。
[0157] 图25显示了对于弹簧产品的腐蚀疲劳寿命，铜(Cu)的含量范围为0.30％至0.40％是最佳的。当铜(Cu)含量超过临界点时，表面上形成铜饱和层，增加脆性，从而迅速降低螺
旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命。
旋弹簧产品的腐蚀疲劳寿命。
[0158] 因此，将铜(Cu)的含量限制在0.30％至0.40％的范围内是合理的。
[0159] 在图26至图29中描述了归因于表7中钒(V)含量的控制的影响。
[0160] 表7
[0161] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例15 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.08 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例17 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.10 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例18 0.54 1.50 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.12 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例19 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.15 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例16 0.54 1.49 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.17 0.021 0.020 0.100 0.290
对比实施例15 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.08 0.020 0.020 0.110 0.290
实施例17 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.10 0.021 0.021 0.100 0.280
实施例18 0.54 1.50 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.12 0.019 0.022 0.110 0.280
实施例19 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.15 0.019 0.021 0.100 0.270
对比实施例16 0.54 1.49 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.17 0.021 0.020 0.100 0.290
[0162] 在表7的实施例和对比实施例中，仅使用钒(V)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0163] 由于在本发明中钒(V)含量限制在0.10％至0.15％的范围内，对比实施例15的钒(V)含量小于0.70％，而对比实施例16的钒(V)含量大于0.15％。
[0164] 从图26和图28中可以看出，随着钒(V)含量的增加，拉伸强度增加且弹簧钢产品疲劳寿命增加。然而，如图27所示，冲击韧性随钒(V)含量的增加而降低，并且在钒含量为
0.15％至0.17％的范围内迅速降低。
0.15％至0.17％的范围内迅速降低。
[0165] 图29显示了对于弹簧产品的腐蚀疲劳寿命，钒(V)的含量范围为0.10％至0.15％是最佳的。在由于粗大的沉淀物和裂纹敏感性而脆性和冲击韧性分别降低的钒含量范围
内，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
内，弹簧产品的腐蚀疲劳寿命也降低。
[0166] 因此，将钒(V)的含量限制在0.10％至0.15％的范围内是合理的。
[0167] 在图30至图32中描述了归因于表8中铝(Al)含量的控制的影响。
[0168] 表8
[0169] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例17 0.54 1.49 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.001 0.020 0.110 0.290
对比实施例18 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.005 0.021 0.100 0.280
实施例20 0.54 1.51 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.010 0.022 0.110 0.280
实施例21 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.030 0.021 0.100 0.270
实施例22 0.54 1.50 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.040 0.020 0.100 0.290
对比实施例17 0.54 1.49 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.001 0.020 0.110 0.290
对比实施例18 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.005 0.021 0.100 0.280
实施例20 0.54 1.51 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.010 0.022 0.110 0.280
实施例21 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.030 0.021 0.100 0.270
实施例22 0.54 1.50 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.040 0.020 0.100 0.290
[0170] 在表8的实施例和对比实施例中，仅使用铝(Al)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0171] 由于在本发明中铝(Al)含量限制在0.010％至0.040％的范围内，对比实施例17和18的铝含量小于0.010％，而实施例22的铝(Al)含量大于0.030％。
[0172] 图30表明，随着铝(Al)含量的变化，钢的拉伸强度没有显著变化。
[0173] 在图31和图32中可以看出，对于弹簧产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命，铝(Al)含量范围为0.010～0.030％是最佳的。铝(Al)用于通过微结构细化来改进疲劳寿命。
随着铝(Al)含量的增加，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命都上升到一定程
度，然后迅速降低。
随着铝(Al)含量的增加，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命都上升到一定程
度，然后迅速降低。
[0174] 螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命的增加归因于铝(Al)的晶粒细化效应。达到各自的最大点后，由于铝(Al)夹杂物变粗大，所以普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿
命开始降低。
命开始降低。
[0175] 从图45的图像看出，随着铝(Al)含量的增加，晶粒尺寸减小，但Al含量超过临界点形成夹杂物。
[0176] 对比实施例17中的晶粒尺寸测量为36μm，对比实施例18中为33μm，实施例20中减小至27μm，实施例21中为24μm，但实施例22中增加至25μm。因此，在铝(Al)含量范围为
0.030％至0.040％的情况下，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命迅速降低。
0.030％至0.040％的情况下，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命迅速降低。
[0177] 因此，将铝(Al)的含量限制在0.010％至0.040％的范围，优选为0.010％至0.030％的范围是合理的。
[0178] 在图33至图35中描述了归因于表9中钛(Ti)含量的控制的影响。
[0179] 表9
[0180] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例19 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.003 0.110 0.290
对比实施例20 0.55 1.49 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.005 0.100 0.280
实施例23 0.54 1.49 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.010 0.110 0.280
实施例24 0.56 1.50 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.030 0.100 0.270
实施例25 0.54 1.51 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.033 0.100 0.290
对比实施例19 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.003 0.110 0.290
对比实施例20 0.55 1.49 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.005 0.100 0.280
实施例23 0.54 1.49 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.010 0.110 0.280
实施例24 0.56 1.50 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.030 0.100 0.270
实施例25 0.54 1.51 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.033 0.100 0.290
[0181] 在表9的实施例和对比实施例中，仅使用钛(Ti)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0182] 由于在本发明中钛(Ti)含量限制在0.010％至0.030％的范围内，对比实施例19和20的钛(Ti)含量小于0.010％，而实施例25的钛(Ti)含量大于0.030％。
[0183] 图33表明，随着钛(Ti)含量的变化，钢的拉伸强度没有显著变化。
[0184] 在图34和图35中可以看出，对于弹簧产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命，钛(Ti)的含量范围为0.010％至0.030％是最佳的。钛(Ti)用于改进疲劳寿命，并通过显微结
构细化使硼的晶粒细化效果最大化。随着钛(Ti)含量的增加，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳
寿命和腐蚀疲劳寿命都上升到一定程度，然后迅速降低。
构细化使硼的晶粒细化效果最大化。随着钛(Ti)含量的增加，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳
寿命和腐蚀疲劳寿命都上升到一定程度，然后迅速降低。
[0185] 螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命的增加归因于钛(Ti)的晶粒细化效应。达到各自的最大点之后，由于作为疲劳核如高硬度TiN的沉淀物变粗大，因此普通
疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命开始降低。
疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命开始降低。
[0186] 从图46的图像看出，随着钛(Ti)含量的增加，晶粒尺寸减小，但超过临界点的Ti含量形成夹杂物。
[0187] 对比实施例19中的晶粒尺寸测量为38μm，对比实施例20中为35μm，实施例23中减小至29μm，实施例24中为25μm，但实施例25中增加至26μm。因此，在钛(Ti)含量范围为
0.030％至0.033％的情况下，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命迅速降低。
0.030％至0.033％的情况下，螺旋弹簧钢产品的普通疲劳寿命和腐蚀疲劳寿命迅速降低。
[0188] 因此，将钛(Ti)的含量限制在0.010％至0.033％的范围，优选为0.010％至0.030％的范围是合理的。
[0189] 在图36至39中描述了归因于表10中钼(Mo)含量的控制的影响。
[0190] 表10
[0191] C Si Mn P S Cr Cu V Al Ti Mo Ni
对比实施例21 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.01 0.290
对比实施例22 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.03 0.280
实施例26 0.54 1.50 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.05 0.280
实施例27 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.10 0.270
实施例28 0.54 1.49 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.15 0.290
对比实施例23 0.54 1.50 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.17 0.290
对比实施例24 0.54 1.51 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.21 0.290
对比实施例21 0.54 1.51 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.01 0.290
对比实施例22 0.55 1.50 1.02 0.007 0.009 0.80 0.31 0.12 0.021 0.021 0.03 0.280
实施例26 0.54 1.50 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.05 0.280
实施例27 0.56 1.51 1.01 0.008 0.009 0.79 0.32 0.12 0.019 0.021 0.10 0.270
实施例28 0.54 1.49 1.02 0.007 0.008 0.79 0.30 0.10 0.021 0.020 0.15 0.290
对比实施例23 0.54 1.50 1.01 0.008 0.008 0.80 0.32 0.12 0.020 0.020 0.17 0.290
对比实施例24 0.54 1.51 1.00 0.009 0.010 0.81 0.31 0.11 0.019 0.022 0.21 0.290
[0192] 在表10的实施例和对比实施例中，仅使用钼(Mo)的含量作为变量，而将其它元素限制在根据本发明的示例性实施方案描述的相应范围内。
[0193] 由于在本发明中钼(Mo)含量限制在0.05％至0.15％的范围内，对比实施例21和22的钼(Mo)含量小于0.05％，而对比实施例23和24的钼(Mo)含量大于0.15％。
[0194] 在图36中可以看出，随着钼(Mo)含量的增加，拉伸强度增加。然而，如图37所示，冲击韧性随钼(Mo)含量的增加而降低，并且在钼(Mo)含量0.15％至0.17％的范围内迅速降
低。
低。
[0195] 从图38的数据看出，较高的钼(Mo)含量导致较深的腐蚀开裂。在图39中，随着钼(Mo)含量的增加，观察到螺旋弹簧钢产品的腐蚀疲劳寿命快速降低，但随着钼(Mo)的含量
超过0.15％，增加速率缓慢或保持不变。腐蚀疲劳寿命的快速增加归因于强度的改进和腐
蚀裂纹深度的减小，而冲击韧性的降低与腐蚀裂纹深度的减小导致增加速率缓慢或不变。
超过0.15％，增加速率缓慢或保持不变。腐蚀疲劳寿命的快速增加归因于强度的改进和腐
蚀裂纹深度的减小，而冲击韧性的降低与腐蚀裂纹深度的减小导致增加速率缓慢或不变。
[0196] 在表11和图40至图43中，示出了根据本发明示例性实施方案的螺旋弹簧钢具有优于常规市售材料或其中硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、铜(Cu)、钒(V)、铝(Al)、钛
(Ti)和钼(Mo)的使用量小于或高于本发明限定的含量的那些螺旋弹簧钢的性质。
(Ti)和钼(Mo)的使用量小于或高于本发明限定的含量的那些螺旋弹簧钢的性质。
[0197] 表11
[0198]
[0199] 如图40和41所示，本发明的螺旋弹簧钢具有与常规市售材料类似的冲击韧性，但是其拉伸强度大于2150MPa可以允许生产重量为3kg或更小的螺旋弹簧钢产品，有助于减轻
汽车的重量。
汽车的重量。
[0200] 如图42和图43中所示，本发明的螺旋弹簧钢产品具有800,000或更多循环的疲劳寿命，500,000或更多循环的腐蚀疲劳寿命。
[0202] (制造)
[0203] 对钢进行线材剥离处理，所述钢包含，碳(C)：约0.51重量％至约0.57重量％，硅(Si)：约1.35重量％至约1.45重量％，锰(Mn)：约0.95重量％至约1.05重量％，磷(P)：约
0.003重量％至约0.015重量％，硫(S)：约0.003重量％至约0.010重量％，铬(Cr)：约0.70重
量％至约0.90重量％，铜(Cu)：约0.30重量％至约0.40重量％，钒(V)：约0.10重量％至约
0.15重量％，铝(Al)：约0.010％至约0.040％，钛(Ti)约0.010％至约0.033％，钼(Mo)：约
0.05重量％至约0.15重量％，镍(Ni)：约0.25重量％至约0.35重量％，以及余量的铁(Fe)和
不可避免的杂质以构成100％。
0.003重量％至约0.015重量％，硫(S)：约0.003重量％至约0.010重量％，铬(Cr)：约0.70重
量％至约0.90重量％，铜(Cu)：约0.30重量％至约0.40重量％，钒(V)：约0.10重量％至约
0.15重量％，铝(Al)：约0.010％至约0.040％，钛(Ti)约0.010％至约0.033％，钼(Mo)：约
0.05重量％至约0.15重量％，镍(Ni)：约0.25重量％至约0.35重量％，以及余量的铁(Fe)和
不可避免的杂质以构成100％。
[0204] 此后，将线材保持在预定温度，然后空气冷却以细化晶粒，随后进行结构均匀化的受控热处理工艺。在受控热处理工艺中，将线材保持在950至1000℃达4至6分钟，以最小化
最外表面硬度的降低。随后，通过进行淬火和回火处理，使均质线材具有强度和韧性。结果，
制造了螺旋弹簧产品。
最外表面硬度的降低。随后，通过进行淬火和回火处理，使均质线材具有强度和韧性。结果，
制造了螺旋弹簧产品。
[0205] 如上所述，通过控制硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、铬(Cr)、铜(Cu)、钒(V)、铝(Al)、钛(Ti)和钼(Mo)的含量赋予本发明的螺旋弹簧钢具有改进的疲劳寿命和拉伸强度，
且其重量可以相应减少，从而有助于减轻汽车的重量。
且其重量可以相应减少，从而有助于减轻汽车的重量。
[0206] 前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改
和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它
们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施
方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案
加以限定。
和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它
们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施
方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案
加以限定。
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