关于修订GB1222-84版《弹簧钢》标准的探讨

    GB1222-84版《弹簧钢》是在GB1222-75的基础上结合JIS G4801修订而来的，而GB1222-75却基本上参照了前苏联的弹簧钢标准（roct 14959）。因此，GB1222-84仍旧留有许多前苏联标准的痕迹，与国际通行的日本、德国、法国等工业发达国家弹簧钢标准有较大的差别。近年来，我国汽车、铁路车辆等制造行业大量引进西方发达国家的技术，其原材料标准也采用相应国家的技术标准。由于GB1222-84版标准与这些国际标准的对应性较差，造成引进车型的弹簧钢国产化难度较大,进展缓慢。另一方面，随着我国加入WTO，我国钢材的出口也必须按国家先进标准组织生产，而GB1222-84标准的不足在一定程度上限制了我国弹簧钢材在国际市场的竞争力。总之，对于GB1222-84版《弹簧钢》标准的修订势在必行，第一必须在钢种体系上提高与国家先进标准的对应性以便于弹簧钢材料国产化和出口，第二必须提高标准的技术水平促进我国特钢企业提高弹簧钢质量满足用户的需要。现对我国GB1222-84版《弹簧钢》的修订提出如下初步意见：

      1、关于钢牌号的问题

    现行弹簧钢标准中钢牌号太多，许多钢种生产量极少，不利于集约化生产和提高产品质量。与国际标准对比，日本只有9个牌号、德国只有6个牌号、法国只有10个牌号、英国最多也只有12个，而我国GB1222-84标准中却有17个牌号。如此多的牌号，用户使用反而不方便，不易掌握其性能。建议在修订时对弹簧钢牌号进行调整，使之与国际标准相接近，具体有下述几方面：

    1.1  弹簧钢牌号应以合金弹簧钢为主，这也是与国际标准相接轨的。高碳弹簧钢因其综合性能较差，其在机械设备中的使用已越来越少。因此建议删除65、70、85三个牌号，这几个牌号完全可在GB/T699-1999中选用。

    1.2  55Si2Mn、55Si2MnB两个牌号在实践中很少使用，完全可用其它牌号代替。另外随着我国冶炼水平的提高，完全可以用60Si2MnA替代60Si2Mn。因此，建议55Si2Mn、55Si2MnB、60Si2Mn这三个牌号予以删除。

    1.3  30W4Cr2VA是特殊合金弹簧钢，其用途比较专一（用于高温状态），用量也较少。象这类特殊钢种主要都是加工弹簧钢丝，不宜列入通用弹簧钢标准牌号中。原德国标准中也有类似牌号30WCrV179，后来在DIN17221-84标准中删除了。建议该钢号也从GB1222中删除，列入专用弹簧钢丝技术标准中。

    1.4  根据我国有关企业和科研单位多年来的研制成果，28SiMnVB具有较高的设计应力，较高的强韧性，较低的脱碳倾向，综合性能较为优越，特别适合于冷卷和耐低温冲击的弹簧，是符合国际发展趋势的品种（德国也有类似低碳弹簧钢牌号38Si7）。建议将该钢种列入修订标准，便于在全国推广应用。

    经过上述调整，弹簧钢标准中列入牌号为11个，包括了高锰、硅锰、铬锰、铬硅、铬钒、铬硅钒和含硼弹簧钢等国际上通用的弹簧钢典型钢号，具有很好的代表性。

    2、关于化学成分的要求

    随着工业技术的进步，对弹簧的疲劳寿命要求也越来越高，因而对弹簧钢化学成分的要求也逐步加严。如铁道部铁路提速改造明确提出了车辆螺旋弹簧用钢材氧含量的要求。另一方面，GB1222-84标准中钢牌号的化学成分范围与国际标准的对应性较差，不易于替代使用。鉴于上述原因，建议对弹簧钢化学成分的要求作如下调整：

    2.1  加严S、P含量的要求。参照GB/T3077-1999，弹簧钢至少属优质钢，带A的应属高级优质钢。因此，凡不带A的弹簧钢S、P含量均应不大于0.030%，而带A的弹簧钢S、P含量均应不大于0.025%，比GB1222-84标准分别降低0.005%。

    2.2  由于氧含量对弹簧钢疲劳寿命有较大的影响，建议增加氧含量的要求，根据我国的冶炼水平，弹簧钢全氧含量应不大于25ppm。

    2.3  为了方便用户掌握弹簧钢的淬透性和调整热处理制度，应增加对残余元素的检验，可规定“钢中残余W、Mo、V、Ti含量应作分析，结果记入质量证明书中。”

    2.4  我国60Si2Mn和60Si2MnA弹簧钢的锰含量规定偏低（0.60―0.90%），许多生产厂为节约成本锰含量按下限控制时,淬透性效果较差。参照日本SUP6、美国9260、德国60SiCr7等相近牌号，建议将该两牌号的锰含量调整为0.70―1.00%。我国的锰资源比较丰富，这一调整符合我国的资源特点。

  2.5 我国50CrVA的锰含量为0.50―0.80%，也较国际类似牌号德国50CrV4、法国51CrV4、日本SUP10低。实践证明，适当提高50CrVA的锰含量，可显著改善其性能，强度可提高100MPa以上。建议参照上述国外标准，将50CrVA的锰含量调整为0.65―0.95%。

  2.6 对于非硅弹簧钢，我国标准参照前苏联，其Si含量均为0.17―0.37%，而其它西方国家标准均为0.15―0.35%。我们分析，苏联在制定标准时有一定政治和战略意义，便于形成其独特的钢种标准体系。根据目前的形势，我们应以国际通行标准的依据，将非硅弹簧钢的Si含量统一为0.15―0.35%，使钢种上完全与国际标准对应。

  3. 关于供货方式的问题

  3.1 按力学性能交货还是按淬透性交货？

    由于弹簧钢的力学性能是在小试样调质状态下测试的，其力学性能数值受试样的加工、热处理温度的掌握和工夹具等因素影响较大，尤其弹簧钢大多属高强度钢种，倔强比高，屈服不明显，缺口敏感性大，因此测试的力学性能的准确度低，再现性差。实际上，用户在加工弹簧时，主要看材料的淬透性，其弹簧性能的最佳衡量指标就是淬火后的硬度值。从欧、美各国 标准的交货条件来看，通常是没有按力学性能交货的，日本JIS G4801标准也只是把力学性能列入参考内容（参考表）中。从兴澄公司出口大量的弹簧钢（年出口量2万多吨），基本没有要求按力学性能交货的订单。

    而弹簧钢的淬透性能是弹簧制造者制定热处理工艺的重要依据，对弹簧最终性能起着重要的影响作用。我国弹簧钢标准未给出各钢种的淬透性曲线，给予用户制定热处理带来不便。而国际标准通常有关于淬透性的参考指标，如日本JIS G4801标准中给出了SUP3、SUP6、SUP7、SUP9、SUP10、SUP12共五个牌号的淬透性参考图，德国DIN7221标准第7.3.3条规定当需方要求并在合同中注明时可按淬透性要求交货，并给出了顶端淬透性和淬透性极限尺寸的数据。

    根据上述情况，建议在力学性能和淬透性两种交货方式中优先选取按淬透性交货。但考虑到国内用户的习惯，也可以由用户选择按力学性能交货，但选择了按力学性能交货时则不再做淬透性检验。力学性能检验的具体规范和参考值可以参考JIS G4801标准将其列入标准的附件，或者与需方协商。

    如选择按力学性能交货，国内也有多家单位提出需对力学性能检验的规范进行调整。比如硅锰系弹簧钢的延伸率做δ10，而其它的做δ5，是否参照日本和ISO标准统一做δ5？又如GB1222-84标准中对力学性能的试样规格不够明确，在修订标准时应予以规范。

   如选择按淬透性交货，则主要存在问题是当钢材尺寸规格较小时，无法在在成品上取样加工淬透性试样，用户也无法复验。因此，也有人提出采用计算法计算其DI。美国和欧洲的用户常采取该种方法，但必须统一DI值的计算公式。

3.2  晶粒度

    弹簧钢的晶粒度是反映冶炼质量的重要指标，并且晶粒度的粗细与钢的淬透性也有关系。通常国际标准包括ISO683和DIN17221等都规定弹簧钢必须检验晶粒度。建议在修订GB1222-84标准时，将晶粒度检验作为交货的必要条件，并规定弹簧钢的奥氏体晶粒度必须为5级或更细。

    但晶粒度的评定标准与方法必须予以明确。GB1222-84标准采用YB27-77，现该标准已经由YB/T5148-93（等效采用ASTM E12）替代。建议在修改弹簧钢标准时，规定采用YB/T5148-93标准中规定的氧化法检验。

3.3  非金属夹杂物

    根据有关研究结果，弹簧失效破坏的最主要原因是钢中夹杂物引起的。因此在修订弹簧钢标准时，增加非金属夹杂物的检验要求并规定其合格级别是十分必要的。德国DIN17221第7.6条规定需方在订货时可要求检验非金属夹杂物，并且在表7中对氧化物夹杂（K法）的合格级别作了规定。建议在修订GB1222-84标准时，将非金属夹杂物的检验作为可选择的交货条件，并规定其在需要检验时的合格级别。根据用户对于弹簧钢纯净度的要求，对于带A的弹簧钢牌号其合格级别是否定为：按GB10561中JK评级图评定，A、B类夹杂物（细系和粗系）均不大于3.0级，C、D类夹杂物（细系和粗系）均不大于2.5级。

4.  关于外形和尺寸公差的要求

4.1  应该对弹簧圆钢的规格范围作出规定，当然该条款也可在爱标准的第一条“适用范围”中予以明确，建议弹簧圆钢的规格范围应是直径不大于80mm（参照JIS G4801），并可补充如下条款：经供需双方协商，也可以供应直径大于100mm的弹簧钢棒材。

4.2  对GB1222-84版标准修订时，要将盘条列入适用范围。但在84版标准中没有适用盘条的尺寸公差。建议在修订时明确弹簧钢盘条按GB/T14981-1994标准中B级精度执行。

4.3  对于弹簧扁钢，GB1222-84标准的表1所选定的规格范围不合理，主要是在厚度方面，由于现在车辆的重载化和安全系数的提高，不同宽度系列的弹簧扁钢其厚度都有所增加，并且100系列以上的厚度达到30mm以上。建议增加厚度规格，并对于宽系列扁钢的厚度扩大到40mm。

4.4  GB1222-84标准中对弹簧扁钢的弯曲度规定太烦琐，特别是对平弯的控制，在实际操作中意义不大。建议参照JIS G4801，只规定弯曲度不大于0.3%，并图解弯曲度的含义。

5.  其它技术要求

5.1  交货硬度

    GB1222-84中对于60Si2CrA、60Si2CrVA、60CrMnBA、60CrMnMoA等牌号的交货硬度规定不便于操作。由于多数钢厂的产品均是热轧后交货，而GB1222-84的表8中却只规定这些牌号的“热轧+热处理”交货状态的表面硬度，许多用户则要求钢厂以热轧态交货时也达到同样的硬度要求，事实上大多数是达不到的。建议在表8中增列一栏上述几个牌号在“热轧”交货状态时硬度要求，并放宽到350HB；并将热处理后的交货硬度降到280HB。

5.2  脱碳

    从各国的标准对比来看，GB1222-84规定的脱碳层深度并不算宽松，但实际上各国用户对脱碳均有很严格的要求。有的要求硅弹簧钢脱碳不大于1.5%，其它弹簧钢脱碳不大于1.0%。由于现在普遍取消了二次开小坯轧材，连铸连轧得到推广应用，实际的脱碳层都较浅。因此，GB1222-84标准中的脱碳层规定也可以考虑适当加严，但也不宜加严大多，例如对于硅弹簧扁钢厚度＞8―30mm的其脱碳层可由2.3%加严到2.0%。

5.3  表面质量

    在GB1222-84中第3.81条规定，热轧材表面不得有裂纹......。这一条看起来很严格，但实际执行起来却不严格。因为事实上热轧材表面完全没有裂纹也是不太可能的，有些细小的裂纹难以发现，往往都发给用户使用。除非根根探伤出厂才能保证表面100%无裂纹。参考国外标准，他们关于裂纹的要求看起来较松，大多是要求“表面不能有影响使用的裂纹”，但实际控制上是比较严格的。建议对有关表面裂纹的条款进行修改，例如对于弹簧扁钢的侧面，当个别裂纹深度不超过0.2mm时可不予清除。当用户对表面要求较高时，是否可规定采用涡流或磁粉探伤的合格级别。

6.  其它

6.1  修订标准的格式必须按GB1.1-2000标准的规定进行编制。

6.2  对于原标准中一些因为技术进步而不适应的条款应进行修改，如冶炼方法中的平炉已经彻底淘汰，而各种炉外精炼工艺被广泛应用。

6.3  由于轿车用和铁路提速车辆用高档弹簧钢的发展，用户对弹簧圆钢提出了表面及皮下无缺陷的要求，随之产生了剥皮、磨光、碾光等工艺生产的银亮材（有别于冷拉材），如何在新标准中体现也是应该考虑的一个问题。

    以上是根据我公司长期生产弹簧钢的经验数据积累并结合弹簧钢用户对提高质量的合理要求，并参考了其它特钢企业的部分意见，初步提出的对GB1222-84版《弹簧钢》标准的几点看法。其中有些意见还需要做大量的试验，以取得比较充分的数据作为标准修订的科学依据。希望通过本文，引起大家共同参与讨论，提出宝贵意见，以使《弹簧钢》标准的修订工作更加完善。