65Mn的材质标准要求

材料名称：弹簧钢

牌号：65Mn

标准：GB/T 1222-2007

●特性及适用范围：

热处理及冷拔硬化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；在相同表面状态和完全淬透情况下，疲劳极限与合金弹簧相当。但淬透性差，主要用于较小尺寸的弹簧，如调压调速弹簧、测力弹簧、一般机械上的圆、方螺旋弹簧或拉成钢丝作小型机械上的弹簧。

●化学成份：

碳 C ：0.62～0.70

硅 Si：0.17～0.37

锰 Mn：0.90～1.20

硫 S ：≤0.035

磷 P ：≤0.035

铬 Cr：≤0.25

镍 Ni：≤0.25

铜 Cu：≤0.25

力学性能

抗拉强度 Rb(MPa)：735

屈服强度 Rs (MPa)：430

伸长率 δ10 (%)：14~21.5

断面收缩率 ψ (%)：不小于10

GB_T699-1999(优质碳素结构钢)

硬度

热轧硬度：240~270HB

冷轧软态硬度：190~220HB

冷轧硬态硬度：300~340HB

热处理硬度：38~60HRC

热处理

热处理及规范

淬火830℃±20℃,油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。

临界点温度（近似值）Ac1=726℃，Ac3=765℃，Ar3=741℃，Ar1=689℃，Ms=270℃。

正火规范：温度810±10℃，空气冷却。

淬火、回火规范：淬火温度830±10℃，油冷却；回火温度540℃±10℃，水、油冷却。

交货状态

热轧钢材以热处理或不热处理状态交货，冷拉钢材以热处理状态交货

标准
　　65Mn钢板介绍 　　标准：GB/T 711-88 137 0210 4496
用途
　　65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高，具有过热敏感性和回火脆性倾向，水淬有形成裂纹倾向。退火态可切削性尚可，冷变形塑性低，焊接性差。受中等载荷的板弹簧，直径达7-20mm的螺旋弹簧及弹簧垫圈.弹簧环。高耐磨性零件，如磨床主轴、弹簧卡头、精密机床丝杆、切刀、螺旋辊子轴承上的套环、铁道钢轨等。
物理性能
化学成份
　　碳 C ：0.62～0.70 　　硅 Si：0.17～0.37 　　锰 Mn：0.90～1.20 　　硫 S ：≤0.035 　　磷 P ：≤0.035 　　铬 Cr：≤0.25 　　镍 Ni：≤0.30 　　铜 Cu：≤0.25[1]力学性能
　　抗拉强度 σb (MPa)：≥980(100) 　　屈服强度 σs (MPa)：≥784(80) 　　伸长率 δ10 (％)：≥8 　　断面收缩率 ψ (％)：≥30 　　硬度：热轧,≤302HB;冷拉+热处理，≤321HB[2]热处理规范及金相组织
　　热处理规范：淬火830℃±20℃,油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。 　　金相组织：屈氏体。 　　●交货状态：热轧钢材以热处理或不热处理状态交货，冷拉钢材以热处理状态交货。
焊接性能
氩弧焊对焊工艺
　　为了减小电极的消耗，选择直流正接进行线材的对焊试验，即选用直流电源，线材接电源的正极，钨极接电源的负极。 　　含1%或2%氧化钍的钨极发射电子效率高，电流承载能力好，且抗污染性能好，引弧容易并且电弧比较稳定。为了便于操作，选择直径为2 mm的较细的钍钨极，并且电极前端磨尖。 　　由于氩气较低的电弧电压特性对于薄板和线材的手弧焊特别有益，因此选择氩气做保护气体。 　　试验选用直流手工氩弧焊机，焊接前，将钢丝两端头仔细磨平，为防止焊点产生气孔，用丙酮将端头油污清洗干净。将两端磨平的线材放在平整洁净的对正板上（图1），使两端头对正，接头处不留间隙，用压铁压住接头两侧。将线材接焊机正极，钨极接负极，分别将电流调至20 A，15 A，10 A，8 A进行焊接。焊接时，在接头旁边引燃点弧并使之燃烧稳定，将电弧移至接头处使接头金属熔化后迅速将电弧熄灭，同时轻微施加顶锻力，冷却后即完成焊接过程，焊接过程中不使用填充焊丝。 　　试验发现，当焊接电流为20 A时，电弧燃烧剧烈，接头处金属飞溅严重，焊点塌陷严重。当电流调至15 A时，电弧燃烧较平稳，熔池飞溅少，但焊缝仍有塌陷。但电流降至10 A时，引弧容易，电弧燃烧稳定，焊缝处没有塌陷现象。图2为焊接电流10 A时，用数码相机在Leica MZ6型体视显微镜下拍下的焊接接头形状。可以看出，接头的圆柱度较好，将其打磨后能满足线锯的要求。当电流调至8 A以下时，引弧困难且电弧不稳定，难以完成焊接过程。
焊接接头试验
　　由于65Mn钢具有过热倾向，因此焊接热影响区对接头的力学性能影响很大。直径0.7 mm的65Mn钢丝经氩弧焊对焊后接头处非常硬脆，轻轻折弯焊点处，就会在熔合线或焊缝处脆断，断口呈明显的脆性断裂形貌。所得接头由焊缝和热影响区组成，沿接头轴线测试从焊缝中心至母材各个区域的显微硬度。测量结果表明，从母材到热影响区及焊缝中部，显微硬度急剧增加，焊缝中部硬度达HV 1 060，这说明热影响区及焊缝中部生成了硬脆组织。对于这种具有硬脆组织的接头，为了提高其韧性和塑性，降低其硬度，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，必须对焊接接头进行适当的回火处理。热处理后，应将热影响区的脆性消除，同时应能使母材保持一定的强度和弹性。回火在箱式电阻炉内进行，回火工艺见表1。将回火后的钢丝焊接接头处仔细打磨，使其直径与母材直径大致相等，再在WE-50拉伸试验机上进行拉伸试验。每种回火处理的试样取三根，取其拉力的平均值。 　　由试验可以看出，330℃以上热处理后，母材弹性基本消失，且断裂均发生在母材处，而不发生在焊点及其热影响区，这说明热处理后虽然热影响区的脆性完全消失，但母材的强度被大大削落（经试验，所用母材的抗拉强度为1 663 MPa）。260℃保温10 min时，虽然材料弹性基本不变，但热影响区的脆性不能消除。当加热温度为280℃，保温10 min时效果最好，热影响区的抗拉强度只比母材降低20%左右，而母材的弹性消失较小。将280℃回火处理的焊头沿轴线方向测试纵剖面上各个区的显微硬度，发现焊缝处的最高硬度值降低到HV 500左右，比未处理时的硬度降低大约1倍。 焊好的环形钢丝不但应能满足一定的强度和弹性要求，而且具有一定的疲劳强度。

65Mn钢是GB/T699—1999《优质碳素结构钢》标准中的1个典型牌号，其碳含量较高，具有淬透性好、脱碳倾向小、价格低廉和切削性好等优点，可用来制造工具、弹簧、高耐磨性零件以及各种深加工产品等，用途非常广泛。由于65Mn钢碳含量高，故冶炼困难，其连铸坯缺陷敏感性高和化学元素偏析大，易产生裂纹和断裂，因此开发与生产难度很大。过去生产65Mn钢均采用电炉工艺生产，近20年来国内钢厂广泛采用转炉工艺生产，包括宽带钢、窄带钢和棒线材等根据市场需求。

65Mn钢的化学成分和判定标准及其力学性能、夹杂物和脱碳层控制要求分别见表1，2。

生产工艺

65Mn钢热轧板卷生产工艺流程为铁水预处理—210 t转炉冶炼--210 t LF炉精炼─板坯连铸-一加热炉加热—1580热连轧机（ R1、R2粗轧＋7机架精轧)轧制─卷取。

转炉冶炼

转炉冶炼65Mn钢时要求严格控制钢中磷和硫等有害元素的含量以及夹杂物的数量、大小和分布。

转炉冶炼采用低拉增碳法操作，但需确保终点碳控制为0.10% ~0.14%;出钢过程在钢包中加入硅铁和铝钙等强脱氧剂进行预脱氧,并控制渣厚不大于50 mm。

LF炉精炼全过程底吹氩气搅拌，精炼结束后喂硅钙线进行钙化处理,喂线后进行软吹，实现深脱硫和深脱氧。

板坯连铸

65Mn钢碳含量高,其板坯缺陷敏感性高,碳元素和锰元素容易产生偏析，连铸坯容易产生内部裂纹,严重时可导致板坯断裂。为此采取以下措施控制板坯缺陷产生:

1)严格控制中间包浇注温度，采用低过热度浇注,钢水过热度控制在15 ~30 ℃。

2)结晶器采取强冷，使坯壳相对较厚。

3)采用低拉速，拉速为0.8~1. 1 m/ min。

4)采用结晶器电磁搅拌和液芯轻压下技术。

5)二冷配水采用弱冷。

6)使用高碳钢专用保护渣。

热连轧

由于65Mn钢碳含量较高,因此加热过程中应严格控制加热炉各段在炉时间和温度，避免产生过大的热应力;同时加热炉控制采用弱还原性气氛，适当降低加热温度，减少钢坯在炉时间，可以有效地控制脱碳层厚度，保证钢带最终的组织和性能。

65Mn钢的加热温度控制在1 200 ~ 1 280℃、加热时间控制在2.5~3.5 h。

轧制过程中根据不同的原料规格和轧机负荷,开轧温度、终轧温度、卷取温度分别控制为1 100 ~1 150，850 ~ 950，650 ~ 750 ℃，根据成品规格调整轧制速度，稳定生产节奏。

板坯质量

65Mn钢连铸中间包钢水温度平均控制在1 488 ℃，65Mn钢液相线温度为1 470 ℃，过热度为18 ℃，符合钢水过热度控制在15 ~ 30 c的目标要求，对改善板坯质量和避免开裂有较大的作用。

随机选取2块板坯（试样编号1，2)，进行冷酸低倍腐蚀检验，检验结果见表。

由表4可以看出，板坯仅有轻微的中心疏松和中心偏析，无裂纹和气泡，表明板坯内部质量控制良好。通过控制连铸相关参数,连铸坯凝固时的选分结晶得到改善。对板坯横截面进行元素偏析评价，沿板坯厚度方向和宽度方向取样进行化学分析，仅发现沿板坯厚度方向中心部位碳偏析度为0. 90 ~1.07、锰偏析度为0. 95 ~ 1.05，均处于较小范围内，而其他部位几乎没有偏析。

1)采用炉—精炼一连铸—热连轧工艺生产65Mn高碳钢热轧板卷质量完全能满足标准和用户要求。

2）65Mn钢质量控制的关键是转炉冶炼65Mn 钢时要求严格控制钢中磷和硫等有害元素含量以及夹杂物的数量、大小和分布;连铸时稳定控制中间包钢水温度、拉速和冷却水量,采用良好的保护浇注措施，使用高碳钢专用保护渣。

3)65Mn钢板坯在加热过程中应严格控制加热炉各段在炉时间和温度，避免产生过大的热应力,同时有效地控制热轧板卷脱碳层厚度。

弹簧钢材料65Mn合金

65Mn弹簧钢标准：

GB/T 1222-2007

65Mn弹簧钢数字代号：

U21653

65Mn弹簧钢特性及适用范围：

锰提高淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。

65Mn弹簧钢化学成分：

碳 C ：0.62～0.70

硅 Si：0.17～0.37

锰 Mn：0.90～1.20

硫 S ：≤0.035

磷 P ：≤0.035

铬 Cr：≤0.25

镍 Ni：≤0.25

铜 Cu：≤0.25

65Mn弹簧钢力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：≥980(100)

屈服强度 σs (MPa)：≥784(80)

伸长率 δ10 (％)：≥8

断面收缩率 ψ (％)：≥30

硬度 ：热轧，≤302HB；冷拉+热处理，≤321HB

65Mn弹簧钢热处理规范及金相组织：

热处理规范：淬火830℃±20℃，油冷；回火540℃±50℃(特殊需要时，±30℃)。

金相组织：屈氏体。

65Mn弹簧钢交货状态：

热轧钢材以热处理或不热处理状态交货，冷拉钢材以热处理状态交货

65Mn弹簧钢主要规格：

65Mn圆棒、65Mn轧棒、65Mn冷拉棒、65Mn锻棒、65Mn板、65Mn扁钢、65Mn锻件、65Mn锻环、65Mn加工件、65Mn管、65Mn锻饼

65Mn属于国标弹簧钢，执行标准：GB /T 1222-2007

65Mn热处理及冷拔硬化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；相同表面状态和完全淬透情况下，疲劳极限与合金弹簧相当。但淬透性差，主要用于较小尺寸的弹簧，如调压调速弹簧、测力弹簧、一般机械上的圆、方螺旋弹簧或拉成钢丝作小型机械上的弹簧。可制作弹簧垫圈

65Mn化学成分如下图：