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《不锈弹簧钢丝》编制说明
[ 来自:不锈弹簧钢丝 时间:2009.12.07 ]《不锈弹簧钢丝》编制说明
1、任务来源
根据全国钢标准化技术委员会的钢标委[2008]01号文《关于下达全国钢标委2008年第一批国家标准制修订项目计划的通知》要求，由东北特殊钢集团有限责任公司和江苏省江阴康瑞不锈钢制品有限公司负责制定GB/TXXXX-XXXX《不锈弹簧钢丝》，计划编号20077218-T-605，项目计划2008年完成。
2、主要编制过程
2007年8月成立起草小组， 2008年3月完成征求意见稿，并向国内主要不锈弹簧钢丝生产厂和用户发函征求意见，共发函14家（包括冶金单位7家，使用单位7家），收到宝钢特殊钢公司和江阴康瑞不锈钢制品公司共2个单位的回函，我们对意见进行了汇总处理。2008年6月提出标准讨论稿。
3、编制原则
不锈弹簧钢丝现行标准YB(T)11-83是1992年参照日本JIS G4314制定的，当时全国不锈弹簧钢丝年消费量不足1000吨。现在我国已成为不锈钢第一消费大国，不锈弹簧钢丝年消费量已达2.5万余吨，所用牌号和规格均已超出YB规定的范围，需要制定相应国家标准，滿足市场需求。
根据国内不锈弹簧钢丝使用状况，不锈弹簧钢丝国家标准草案（以下简称本标准）是以ISO6931-1-1994（E）为基础，参考美国ASTM A313-03、英国BS2056-1991、日本JIS G4314-1994标准，并结合各行业实际使用牌号和技术要求而编制的。
本标准编写格式按GB/T1.1-2000编写。
4、主要技术要求
4.1不锈弹簧钢丝使用状况
我国不锈弹簧钢丝的使用是从军工产品开始的，20世记60年代使用的是从苏联引进的1Cr18Ni9Ti弹簧钢丝；70年代引进“斯贝发动机”全套技术资料，开始推广使用英国BS S205标准中的1Cr18Ni9弹簧钢丝；80年代随着改革开放的步伐的加快，引进产品和引进技术推动不锈弹簧钢丝从军品向民品的过渡，消费量快速增长，使用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9和0Cr17Ni7Al等，涉及标准包括：MIL-W46078B、ASTM A313、DIN17224（现转化为ISO6931）和JIS G4314。到2000年，我国家电、五金和日用化工产品开始批量出口，并逐步占居国际市场的一定份额，带动不锈弹簧钢丝品种多样化，消费量急剧增长。目前市场使用的不锈弹簧钢丝涵盖马氏体、铁素体、奥氏体和沉淀硬化4个类型，10余个牌号。其中200系列奥氏体和铁素体型牌号（409、409Nb和434）使用较多是具有中国特色的用法。
4.2 牌号的选择
考虑到马氏体弹簧钢丝是在淬回火状态使用，对钢丝的技术要求和生产工艺与一般不锈钢丝完全相同；铁素体弹簧钢丝冷拉强化速率较低，一般用于制作低应力（σ＜1000MPa）弹簧，也可放入通用不锈钢丝标准中。因此本标准只选用奥氏体型牌号，各牌号，不同标准化学成分比较如表1。
表1 各国不锈弹簧钢丝化学成分比较
|
牌 号 |
化 学 成 分 （质 量 分 数 % ） | ||||||||
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
N |
其它 | |
|
S20430(ASTMA313-03) |
0.15 |
1.00 |
6.5～9.0 |
0.060 |
0.030 |
15.5～17.5 |
1.5～3.5 |
0.05～0.25 |
Cu：2.0～4.0 |
|
12Cr17Mn8Ni3Cu3N(本标准) |
0.15 |
1.00 |
6.5～9.0 |
0.060 |
0.030 |
15.5～17.5 |
1.5～3.5 |
0.05～0.25 |
Cu：2.0～4.0 |
|
S24100 (ASTMA313-03) |
0.15 |
1.00 |
11.0～14.0 |
0.060 |
0.030 |
16.5～19.0 |
0.5～2.5 |
0.20～0.45 |
|
|
12Cr18Mn13Ni2N(本标准) |
0.15 |
1.00 |
11.0～14.0 |
0.060 |
0.030 |
16.5～19.0 |
0.5～2.5 |
0.20～0.45 |
|
|
X9CrNi18-8(ISO6931) |
0.12 |
1.5 |
2.0 |
|
|
16.0～18.0 |
6.5～9.5 |
|
|
|
S30200(ASTM A313-03) |
0.12 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
17.0～19.0 |
8.0～9.5 |
0.10 |
|
|
SUS302(JISG4314-94) |
0.15 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
17.0～19.0 |
8.0～10.0 |
|
|
|
302S26(BS2056-91) |
0.12 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
17.0～19.0 |
7.5～10.0 |
|
|
|
1Cr18Ni9(304) |
0.15 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
17.0～19.0 |
8.0～10.0 |
|
|
|
12Cr18Ni9(本标准) |
0.15 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
17.0～19.0 |
8.0～9.5 |
0.10 |
|
|
S30400(ASTM A313-03) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
18.0～20.0 |
8.0～10.5 |
0.10 |
|
|
S30409(ASTMA959-03 ) |
0.04～0.10 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
18.0～20.9 |
8.0～11.0 |
|
|
|
SUS304(JISG4314-94) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
18.0～20.0 |
8.0～10.5 |
|
|
|
牌 号 |
化 学 成 分 （质 量 分 数 % ） | ||||||||
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
N |
其它 | |
|
0Cr19Ni9 (GB/T4356-02) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.035 |
0.30 |
18.0～20.0 |
8.0～10.5 |
|
|
|
06Cr19Ni9 (本标准) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
18.0～20.0 |
8.0～10.5 |
0.10 |
|
|
SUS304N1 |
0.08 |
1.00 |
2.50 |
0.045 |
0.030 |
18.0～20.0 |
7.0～10.5 |
0.10～0.25 |
|
|
06Cr19Ni9N (本标准) |
0.08 |
1.00 |
2.50 |
0.045 |
0.030 |
18.0～20.0 |
7.0～10.5 |
0.10～0.25 |
|
|
X5CrNiMo17-7-2 (ISO6931) |
0.07 |
1.0 |
2.0 |
|
|
16.5～18.5 |
10.5～13.5 |
|
Mo：2.0～2.5 |
|
S31600 (ASTMA313-03) |
0.07 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
16.5～18.0 |
10.5～13.5 |
0.10 |
Mo：2.0～2.5 |
|
S31609 (ASTMA959-03 316H) |
0.04～0.10 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
16.0～18.0 |
10.0～14.0 |
|
Mo：2.0～3.0 |
|
SUS316 (JISG4314-94) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
16.0～18.0 |
10.0～14.0 |
|
Mo：2.0～3.0 |
|
316S33(BS2056-91) |
0.07 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
16.5～18.5 |
11.0～14.0 |
|
Mo：2.5～3.0 |
|
0Cr17Ni12Mo2 (GB/T4356-02) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
16.0～18.5 |
10.0～14.0 |
|
Mo：2.0～3.0 |
|
06Cr17Ni12Mo2 (本标准) |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.035 |
0.030 |
16.0～18.5 |
10.0～14.0 |
0.10 |
Mo：2.0～3.0 |
|
X7CrNiAl17-7 (ISO6931) |
0.09 |
1.0 |
1.0 |
|
|
16.0～18.0 |
6.5～7.5A |
|
Al：0.75～1.5 |
|
S17700 (ASTMA313-03) |
0.09 |
1.00 |
1.00 |
0.040 |
0.030 |
16.0～18.0 |
6.5～7.8 |
|
Al：0.75～1.5 |
|
SUS631J1 (JI G4314-94) |
0.09 |
1.00 |
1.00 |
0.040 |
0.030 |
16.0～18.0 |
7.0～8.5 |
|
Al：0.75～1.5 |
|
301S81 (BS2056-91) |
0.09 |
1.00 |
1.00 |
0.045 |
0.030 |
16.0～18.0 |
6.5～7.75 |
|
Al：0.75～1.5 |
|
0Cr17Ni7Al (GB/T4356-02) |
0.09 |
1.00 |
1.00 |
0.035 |
0.030 |
16.0～18.0 |
6.5～7.75 |
|
Al：0.75～1.5 |
|
07Cr17Ni7Al (本标准) |
0.09 |
1.00 |
1.00 |
0.040 |
0.030 |
16.0～18.0 |
6.8～7.8 |
|
Al：0.75～1.5 |
|
S32100 (ASTMA313-03 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
0.045 |
0.030 |
17.0～19.0 |
9.0～12.0 |
|
Ti≥5×C |
|
1Cr18Ni9Ti (GB/T4356-02) |
0.12 |
1.00 |
2.00 |
0.035 |
0.030 |
17.0～19.0 |
8.0～11.0 |
|
Ti：5×(C－
0.02)～0.80 |
|
10Cr18Ni9Ti(本标准) |
0.12 |
1.00 |
2.00 |
0.035 |
0.030 |
17.0～19.0 |
8.0～11.0 |
|
Ti：5×(C－
0.02)～0.80 |
注：A ISO6931-1-1994(E) 规定：经双方协商，冷加工用钢的Ni质量分数可定为7.0～8.25。
本标准包含4个国际通用牌号12Cr18Ni9(302)、06Cr19Ni9(304)、06Cr17Ni12Mo2(316)、07Cr17Ni7Al (631) ，1个国内军工企业使用牌号：10Cr18Ni9Ti，2个200系列奥氏体型牌号：12Cr17Mn8Ni3Cu3N(S20430)、12Cr18Mn13Ni2N(S24100) 和1个有发展前途的牌号：06Cr19Ni9N(SUS304N1)。因为弹簧钢丝是通过冷拉，以较高抗拉强度交货的，碳和氮是决定冷拉强化速率的关键元素，一般将碳控制在上限，对氮也必须加以控制，否则不同炉号的抗拉强度波动将加大，因此对不用氮作为合金元素的牌号规定其氮含量不大于0.10%。从表1可以看出：我国不锈弹簧钢丝的牌号和成分，基本与国外标准同步，完全可以滿足国内各行业的使用要求。
4.3 尺寸、外形及重量
ISO6931-1-1994(E)规定弹簧钢丝尺寸范围为Φ0.20～10.0mm，据此本标准各组别的尺寸范围原则上拟定为Φ0.20～10.0mm。但考虑到A组钢丝Φ＞4.0mm时抗拉强度与GB/T4240冷拉状态钢丝重复，因此规定上限到4.0mm为止。12Cr17Mn8Ni3Cu3N(S20430)E组弹簧钢是美国ASTM A313标准1998年才录入的牌号，03年版本钢丝供货尺寸范围为＞0.080英寸（2.03mm）～.010英寸(2.67mm)，国内实际订货尺寸范围是Φ1.0mm～6.0mm，本标准据此规定了E组弹簧钢丝的尺寸范围。12Cr18Mn13Ni2N(S24100)F组弹簧钢丝在美国ASTM A313-03标准中的最大尺寸为0.500英寸(12.7mm)，实际生产中该牌号冷加工强化的快，比较易达到较高抗拉强度，本标准将F组弹簧钢丝尺寸上限放到12.0mm也为选用大规格高强度不锈弹簧钢丝提供方便。
本标准按惯例，规定弹簧钢丝执行h11级正负偏差。经双方商定，并在合同中注明，可提供其他级别的钢丝，包括表3中规定的负偏差钢丝。
本标准参考照上述列出的标准规定：钢丝以盘卷、缠线轴和直条(或磨光)三种状态交货,不再对钢丝交货时的外形作更细的规定。对盘形也参照ASTM A313只作原则性，但简易可行的规定：“盘卷应规整，打开盘卷时钢丝不得散乱、扭曲或呈“∞”字形。线轴应保证放线顺畅，端头有明显标识。”
对钢丝的盘重(或单轴净重）原冶金标准规定的很低（不小于0.15～2kg）,实际交货盘重远远大于这个标准，但考虑弹簧单重很小，从节省资源角度只将下限调高到0.3kg，其他不变。
4.4 不锈弹簧钢丝的组别
抗拉强度是不锈弹簧钢丝最重要的技术指标，本标按抗拉强度合格范围将不锈弹簧钢丝分为A、B、C、D、E和F六个组别，与我国碳索弹簧钢丝的组别相呼应。根据各牌号钢的特性和使用习惯，A组适用于制作使用应力较低、形状复杂或对疲劳寿命要求很高的弹簧，有强度要求的结构件；需要进一步加工成形的高强度异形钢丝；以及制绳用钢丝等，常用牌号有12Cr18Ni9、06Cr19Ni9和06Cr19Ni9N。B组适用于制作使用应力较高、形状相对简的弹簧，多选用12Cr18Ni9和06Cr19Ni9N，06Cr19Ni9冷加工强化较慢，一般不生产B组钢丝。C组是沉淀硬化型07Cr17Ni7Al不锈弹簧钢丝，该类钢丝的耐腐蚀性与A、B组钢丝基本相当，但其弹减性、抗疲劳性能明显优于前者，特别是缠簧成形后，再经沉淀硬化处理，弹簧的`强度还能提高300～400MPa，是一类优质弹簧材料。D类钢丝包含06Cr17Ni12Mo2和10Cr18Ni9Ti两个牌号，这两个牌号冷加强化比06Cr19Ni9还慢，其抗拉强度稍低于A组；其中06Cr17Ni12Mo2属稳定性很好的奥氏体钢，只要化学成分控制得当，即使冷加工较高强度仍具有无磁性能；10Cr18Ni9Ti是航空航天系统仍然广泛使用的牌号，本标准予以保留。E和F组钢丝选用200系列(Cr-Ni-Mn-N奥氏体)钢生产，这类钢以Mn、N代部分镍，基本保持了奥氏体钢具有良好的耐蚀性能、优异的冷加工性能、无磁性等优点 ，材料成本有明显下降；与A、B、C、D组钢丝相比，E和F组钢丝在氧化性介质中的耐蚀性能稍差，但用相同减面率生产的钢丝，其强度高于前者，特别是其良好的耐磨性能是前者无法相比的。
本标准依据下列原则确定各组别钢丝的抗拉强度范围：
(1) 依据各牌号的冷加工强化特性确定各组别钢丝的抗拉强度范围，本标准所列牌号的冷拉强化速率从大小依次排列的顺序为：12Cr18Mn13Ni2N、12Cr17Mn8Ni3Cu3N、12Cr18Ni9、07Cr17Ni7Al、06Cr19Ni9N、06Cr19Ni9、06Cr17Ni12Mo2、10Cr18Ni9Ti，各组别冷拉钢丝抗拉强度依次排列的顺序基别如此。
(2) 参照ISO6931规定各组别抗拉强度范围极差为下限的15%，但考虑到我国不锈钢盘条化学成分和晶粒度实际控制水平不很高，往往带来大规格钢丝成品强度波动较大，所以参考JIS G4314标准规定抗拉强度极差不小于250N/mm2。
(3) 考虑不同组别之间的连续性，各组别的抗拉强度力争不交叉或少交叉，在合理的范围内基本均可选到相应组别的钢丝。
(4) A组和B组钢丝基本参照英国BS2056的Ⅰ级和Ⅱ级、JIS G4314的A组和B组确定，同时与ISO6931保持同步，详见表2。`
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