彈簧鋼中合金元素的作用機(jī)理很復(fù)雜，很難用簡(jiǎn)潔的文字做出準(zhǔn)確的描述。因此，僅對(duì)低合金彈簧鋼中主要合金元素的作用進(jìn)行概略的介紹。(1)碳 碳是彈簧鋼中基本的強(qiáng)化元素，在鋼中主要起固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化(和其他合金元素反應(yīng)形成細(xì)小彌散分布的碳化物)作用，是彈簧鋼中不可缺少的元素。碳素彈簧鋼絲采用索氏體化冷拉工藝時(shí)，鋼中碳的作用主要是影響片層狀索氏體組織中片狀碳化物含量及碳化物片的厚薄，為后續(xù)鋼絲冷拉時(shí)抗拉強(qiáng)度的快速提高提供保證。采用淬回火熱處理工藝時(shí)，碳主要起固溶強(qiáng)化作用，是保證其回火屈氏體組織具有良好強(qiáng)度和硬


度的關(guān)鍵因素。低合金彈簧鋼中碳含量范圍為0.47% ~0.70%;極少量板條馬氏體加回火狀態(tài)使用的汽車板簧用彈簧鋼中碳含量范圍為 0.20% ~0.40%。一般較高的碳含量對(duì)鋼的強(qiáng)度、硬度和彈性是有利的，但對(duì)鋼的塑性和韌性是不利的。


(2) 硅(Si) 硅不是碳化物形成元素。硅具有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化能力，在鋼中主要起固溶強(qiáng)化作用，并通過(guò)抑制滲碳體在回火過(guò)程中晶核的形成和長(zhǎng)大，從而改變滲碳體的形態(tài)和分布，提高鋼的抗松弛能力。在適量范圍之內(nèi)，硅含量越高，抗彈性減退能力越大.但硅有促使鋼脫碳的傾向，且鋼中硅和碳含量高到一定比例時(shí)，會(huì)出現(xiàn)石墨化現(xiàn)象，產(chǎn)生黑色斷口。迄今為止，對(duì)鋼中硅的最佳含量尚無(wú)統(tǒng)一觀點(diǎn)，冶金產(chǎn)品實(shí)際控制范圍大致在0.17%~2.60%。


(3) 錳(Mn)錳能提高鋼的淬透性，有一定的固溶強(qiáng)化作用，但含量較高時(shí)會(huì)加大材料的熱敏感性和回火脆性，淬火時(shí)開裂傾向亦較大。在彈簧鋼產(chǎn)品中錳含量一般介于0.40%~1.00%之間。


(4)鉻(Cr)鉻是彈簧鋼中重要的合金元素，不但能顯著提高鋼的淬透性和抗氧化抗腐蝕能力，還能提高其回火穩(wěn)定性，有利于改善鋼的強(qiáng)韌性。在鋼中加人0.50%的Cr可使材料屈服強(qiáng)度提高16%，脫碳層深度減少50%。鉻還能有效防止 Si-Mn 彈簧鋼球化退火時(shí)發(fā)生石墨化。鉻對(duì)鋼的抗松馳能力的影響比較復(fù)雜，當(dāng)其含量低于0.70% 時(shí)，對(duì)鋼的抗松弛能力沒(méi)什么影響;大于0.70% 時(shí)，起負(fù)面作用。低合金彈簧鋼中鉻含量一部分介于0.50%~1.12%之間:一部分不大于0.35%


(5)鎳(Ni)鎳的價(jià)格昂貴，在彈簧鋼冶煉過(guò)程中一般不主動(dòng)添加鎳元素，基本上以殘余元素身份存在，只有極少數(shù)高品質(zhì)彈簧鋼中添加0.20% ~0.50%，起改善韌性作用。


(6)釩(V)釩是強(qiáng)碳化物形成元素，在鋼中形成細(xì)小彌散且硬度很高的VC可以細(xì)化鋼的晶粒，提高鋼的塑性、韌性和屈強(qiáng)比。彈簧鋼中釩含量范圍一般為0.10%~025%。


(7)硼(B)硼能顯著提高鋼的透性，主要用于生產(chǎn)截面較大的汽車板簧等大截面彈簧。其含量一般為0.0005% ~0.0040%。某些研究表明，添加微量的硼有利于提高鋼的彈減抗力，這可能是由于硼固溶于鋼中時(shí)偏聚產(chǎn)生位錯(cuò)，釘扎位錯(cuò)使其不易移動(dòng)的結(jié)果。


(8)鎢(W)鎢在彈簧鋼中的作用主要是提高鋼的淬透性和耐熱性能及細(xì)化晶粒，使彈簧在較高溫度下仍能保持高的強(qiáng)度和彈性。低合金鋼中鎢含量一般為0.05% -0.25%或0.80%-1.20%。


(9)(Mo)是強(qiáng)碳化物的形成元素，主要是和鋼中碳反應(yīng)，在鋼中形成細(xì)小彌散的碳化物微粒，起到二次硬化的作用。含量一般為0.05%~025%或0.20%~075%。