化學成份 元素 | C | Mn | Cr | Si | Ni | V | S | P | Cu | 含量 | 0.47～0.55 | 0.70～1.10 | 0.90～1.20 | ≤0.40 | ≤0.35 | 0.10～0.25 | ≤0.030 | ≤0.030 | ≤0.025 |
特性 51CrV4(1.8159)彈簧鋼良好的力學性能和工藝性能，淬透性較高，加入釩使鋼的晶粒細化，降低過熱敏感性，提高瞭強度和韌性，具有高的疲勞強度，屈服比也較高，但焊接性差，冷因變形塑性低。 用途 51CrV4是一種較高級彈簧，用作較大截麵的高負荷重要彈簧及工作溫度<300℃的閥門彈簧、活塞彈簧、安全閥彈簧。 力學性能 抗拉強度σb (MPa)：≥1274(130) 屈服強度σs (MPa)：≥1127(115) 伸長率δ5 (%)：≥10 斷麵收縮率ψ (%)：≥40 硬度：熱軋,≤321HB;冷拉+熱處理,≤321HB 熱處理規范及金相組 熱處理規范：淬火850℃±20℃,油冷;回火500℃±50℃(特殊需要時,±30℃)。 交貨狀態：熱軋鋼材以熱處理或不熱處理狀態交貨，冷拉鋼材以熱處理狀態交貨。 60Si2Mn與51CrV4兩者都是彈簧鋼，機械性能相近。 60Si2Mn力學性能：σs≥1176Mpa，σb≥1274Mpa，δs≥5%，ψ≥25% 51CrV4力學性能：σs≥1175Mpa，σb≥1500Mpa，δs≥6%，ψ≥40%，剪切和扭轉許用應力≥1050Mpa。疲勞壽命達到300萬次；剪切和扭轉許用應力≥1050Mpa。 51CrV4的工作溫度可達300攝氏度，60Si2Mn隻達250度。另外，60Si2Mn多用於板簧、蝸卷簧和30mm線徑以下彈簧的制造，51CrV4多用於直徑較大的彈簧制造。 焊接性能 氬弧焊對焊工藝 為瞭減小電療的消耗，選擇直流正接進行線材的對焊試驗，即選用直流電源，線材接電源的正極，鎢極接電源的負極。 含1%或2%氧化釷的鎢極發射電子效率高，電流承載能力好，且抗污染性能好，引弧容易並且電弧比較穩定。為瞭便於操作，選擇直徑為2 mm的較細的釷鎢極，並且電療前端磨尖。 由於氬氣較低的電弧電壓特性對於薄板和線材的手弧焊特別有益，因此選擇氬氣做保護氣體。 試驗選用直流手工氬弧焊機，焊接前，將鋼絲兩端頭仔細磨平，為防止焊點產生氣孔，用丙酮將端頭油污清洗幹凈。將兩端磨平的線材放在平整潔凈的對正板，使兩端頭對正，接頭處不留間隙，用壓鐵壓住接頭兩側。將線材接焊機正極，鎢極接負極，分別將電流調至20 A，15 A，10 A，8 A進行焊接。焊接時，在接頭旁邊引燃點弧並使之燃燒穩定，將電弧移至接頭處使接頭金屬熔化後迅速將電弧熄滅，同時輕微施加頂鍛力，冷卻後即完成焊接過程，焊接過程中不使用填充焊絲。 試驗發現，當焊接電流為20 A時，電弧燃燒劇烈，接頭處金屬飛濺嚴重，焊點塌陷嚴重。當電流調至15 A時，電弧燃燒較平穩，熔池飛濺少，但焊縫仍有塌陷。但電流降至10 A時，引弧容易，電弧燃燒穩定，焊縫處沒有塌陷現象。圖2為焊接電流10 A時，用數位相機在Leica MZ6型體視顯微鏡下拍下的焊接接頭形狀。可以看出，接頭的圓柱度較好，將其打磨後能滿足線鋸的要求。當電流調至8 A以下時，引弧困難且電弧不穩定，難以完成焊接過程。 焊接接頭試驗 由於51crv4鋼具有過熱傾向，因此焊接熱影響區對接頭的力學性能影響很大。直徑0.7 mm的65Mn鋼絲經氬弧焊對焊後接頭處非常硬脆，輕輕折彎焊點處，就會在熔合線或焊縫處脆斷，斷口呈明顯的脆性斷裂形貌。所得接頭由焊縫和熱影響區組成，沿接頭軸線測試從焊縫中心至母材各個區域的顯微硬度。測量結果表明，從母材到熱影響區及焊縫中部，顯微硬度急劇增加，焊縫中部硬度達HV 1 060，這說明熱影響區及焊縫中部生成瞭硬脆組織。對於這種具有硬脆組織的接頭，為瞭提高其韌性和塑性，降低其硬度，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合，必須對焊接接頭進行適當的回火處理。熱處理後，應將熱影響區的脆性消除，同時應能使母材保持一定的強度和彈性。回火在箱式電阻爐內進行，回火工藝見表1。將回火後的鋼絲焊接接頭處仔細打磨，使其直徑與母材直徑大致相等，再在WE-50拉伸試驗機上進行拉伸試驗。每種回火處理的試樣取三根，取其拉力的平均值。 由試驗可以看出，330℃以上熱處理後，母材彈性基本消失，且斷裂均發生在母材處，而不發生在焊點及其熱影響區，這說明熱處理後雖然熱影響區的脆性完全消失，但母材的強度被大大削落（經試驗，所用母材的抗拉強度為1 663 MPa）。260℃保溫10 min時，雖然材料彈性基本不變，但熱影響區的脆性不能消除。當加熱溫度為280℃，保溫10 min時效果最好，熱影響區的抗拉強度隻比母材降低20%左右，而母材的彈性消失較小。將280℃回火處理的焊頭沿軸線方向測試縱剖麵上各個區的顯微硬度，發現焊縫處的最高硬度值降低到HV 500左右，比未處理時的硬度降低大約1倍。焊好的環形鋼絲不但應能滿足一定的強度和彈性要求，而且具有一定的疲勞強度. | 
