51CrV4 (EN 10132-4) 弹簧钢：软退火/皮带调质冷轧带钢
材料概述
51CrV4 是一种铬钒合金弹簧钢，按 EN 10132-4 标准供应软退火态冷轧带钢（厚度 ≤ 6 mm）或调质冷轧带钢（厚度 0.30 – 3.00 mm）。该钢具有高弹性极限、高屈强比、良好的抗松弛性能和疲劳强度，淬透性优于硅锰弹簧钢，适用于制造各类高负荷、小截面的弹簧、卡簧、弹性垫圈、钟表发条、工具夹具等弹性元件。
化学成分 (典型值，质量分数 %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.47 – 0.55 |
| 硅 (Si) | ≤ 0.40 |
| 锰 (Mn) | 0.70 – 1.10 |
| 铬 (Cr) | 0.90 – 1.20 |
| 钒 (V) | 0.10 – 0.25 |
| 钼 (Mo) | ≤ 0.10 |
| 镍 (Ni) | ≤ 0.40 |
| 磷 (P) | ≤ 0.030 |
| 硫 (S) | ≤ 0.025 |
主要物理与力学性能
一般性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20 °C | 7.83 g/cm³ |
力学性能 (软退火态/调质态典型值)
| 性能 | 数值 | 状态/备注 |
|---|---|---|
| 抗拉强度 (Rm) | 700 MPa | 软退火/皮带态典型值 |
| 屈服强度 Rp0.2 | 550 MPa | 软退火/皮带态典型值 |
| 断后伸长率 A80 | 13 % | 软退火/皮带态 |
| 布氏硬度 (HB) | 94 | 软退火态 |
| 维氏硬度 (HV) | 220 | 软退火态 |
| 弹性模量 (E) | 212 – 212.6 GPa | 20 °C |
| 泊松比 (ν) | 0.29 | 铬钒钢典型值 |
弹性模量随温度变化
| 温度 (°C) | E (GPa) |
|---|---|
| -100 | 217 |
| 20 | 212 – 212.6 |
| 100 | 207 |
| 200 | 199 |
| 300 | 192 |
| 400 | 184 |
| 500 | 175 |
| 600 | 164 |
热学性能
| 性能 | 温度 (°C) | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 线膨胀系数 (10⁻⁶/K) | -100 | 10.5 | |
| 20 | 11.5 | ||
| 100 | 12.1 | ||
| 200 | 12.7 | ||
| 300 | 13.2 | ||
| 400 | 13.6 | ||
| 500 | 14.0 | ||
| 600 | 14.4 | ||
| 熔点范围 | — | 1382 – 1529 °C | 铬钒钢典型值 |
| 比热容 J/(kg·K) | -100 | 423 | |
| 20 | 461 | ||
| 100 | 479 | ||
| 200 | 499 | ||
| 300 | 517 | ||
| 400 | 536 | ||
| 500 | 558 | ||
| 600 | 587 | ||
| 热导率 W/(m·K) | 20 | 45.1 | |
| 100 | 45.1 | ||
| 200 | 44.1 | ||
| 300 | 41.9 | ||
| 400 | 39.4 | ||
| 500 | 36.9 | ||
| 600 | 34.4 | ||
| 热扩散率 mm²/s | 20 | 12.5 | |
| 100 | 11.6 | ||
| 200 | 10.6 | ||
| 300 | 9.5 | ||
| 400 | 8.4 | ||
| 500 | 7.1 | ||
| 600 | 5.8 |
电学性能 (电阻率)
| 温度 (°C) | 电阻率 (10⁻⁷ Ω·m) |
|---|---|
| 20 | 2.31 |
| 100 | 2.84 |
| 200 | 3.58 |
| 300 | 4.48 |
| 400 | 5.52 |
| 500 | 6.71 |
| 600 | 8.06 |
供应状态与规格
| 供应状态 | 厚度范围 (mm) | 典型硬度/强度 | 后续加工 |
|---|---|---|---|
| 软退火 (+A) | ≤ 6.0 | HB ≤ 207 / HV ≤ 220 | 冷成型后需淬火回火 |
| 软退火 + 皮带 (+LC) | ≤ 6.0 | 表面质量好，尺寸精度高 | 冷成型后需淬火回火 |
| 调质冷轧 (+QT) | 0.30 – 3.00 | Rm 1100–1500 MPa (视厚度) | 可直接成型，免热处理 |
热处理工艺 (软退火态材料成型后)
- 淬火：830 – 860 °C，油冷（薄规格可风冷）
- 回火：400 – 500 °C，空冷（按所需硬度/强度选择温度）
- 低温回火 (300–350°C) → 高硬度/高强度 (50–55 HRC)，用于高应力弹簧
- 中温回火 (400–500°C) → 最佳综合性能，用于一般弹簧
- 应力消除退火：250–300 °C，用于冷成型后免淬火的调质材
典型应用
- 汽车/发动机：气门弹簧、离合器弹簧、减震器弹簧、座椅弹簧
- 工业机械：模具弹簧、夹具弹簧、缓冲弹簧、安全阀弹簧
- 电子电器：接触弹片、开关弹簧、电池触点、连接器弹性件
- 精密仪器：钟表发条、测量仪表弹性元件、恒力弹簧
- 手工具/五金：钳类弹簧、剪刀弹簧、门锁弹簧、弹性挡圈
51CrV4 与其他弹簧钢对比
| 钢种 | 主要合金 | 淬透性 | 抗松弛/耐热 | 典型规格/用途 |
|---|---|---|---|---|
| 51CrV4 (1.8159) | Cr + V | 良好 | 优良 (≤ 250°C) | 冷轧带钢 0.3–6mm，高负荷小截面弹簧 |
| 60Si2Mn (GB) / 55Si7 | Si + Mn | 中等 | 良好 (≤ 200°C) | 热轧/冷轧带钢，中大截面弹簧 |
| 50CrV4 (1.8159 近似) | Cr + V | 良好 | 优良 | 热轧圆钢/带钢，汽车板簧、螺旋弹簧 |
| 65Mn | Mn | 较低 | 一般 | 小截面弹簧、钟表发条、工具 |
| 17-7PH (沉淀硬化) | Cr + Ni + Al | 优良 | 优异 (≤ 350°C) | 薄带/丝材，高温/耐蚀弹簧 |
对应标准与牌号对照
- EN 10132-4 / EN 10089：51CrV4 (1.8159)
- DIN 17221 / 17222：51 CrV 4
- GB/T 1222：50CrVA（近似，V 含量略高）
- ASTM A689 / A29：6150（近似）
- JIS G4801：SUP10（近似）
- BS 970：735A50 / 735A51
金属
- EN 10132-4 125Cr2 等级：软退火弹簧钢带（可选表面处理）
- EN 10277-5 51CrV4 软退火剥皮钢 (+A+SH) — 高载荷应用的卓越耐磨钢
- EN 10277-5 51CrV4 钢：软退火、冷拔高性能应用钢
- EN 10132-4 51CrV4 淬火回火钢带 (QT) – 高性能冷轧弹簧钢
- EN 10132-2 16MnCr5 软退火带钢 – 表面硬化用薄壁高强钢
- EN 10132-2 17Cr3 钢级 – 表面淬火用软退火或皮光冷轧窄钢带
- EN 10132-3 25Mn4 软退火/皮轧钢带：中碳合金钢带材规格
- EN 10132-3 34CrMo4 合金钢带：软退火/调质/皮轧多状态供货
- EN 10132-4 C55S 钢 – 软退火/表面整平 (A 或 A+LC) 态弹簧钢带
- EN 10132-4 C60S 钢 – 软退火态高碳弹簧冷轧带钢
- EN 10132-4 C90S 软退火钢 — 适用于弹簧与冷轧应用的理想选择
- EN 10132-4 102Cr6 软退火钢——弹簧与冷轧带钢的理想选择（+A, +A+LC 表面状态）