2024年5月21日发(作者：夙问枫)
油淬火-回火钢丝产品介绍
东北特钢集团大连特殊钢丝有限公司 徐效谦
摘要：本文简要介绍了油淬火-回火钢丝的特性，现行产品标准、产品发展方向；以及产品生产流程和
工艺控制要点，为用户合理选用该类钢丝牌号，订购优质产品提供了有用信息。
关键词：油淬火-回火处理，预硬化处理，多次回火，在线探伤。
特殊钢丝中有一部分产品最终需要在淬火-回火状态下使用，传统的做法是金属制品厂提供冷拉或
退火状态的钢丝，下游企业将钢丝制成相应零部件或元件，再进行淬火+回火处理，强韧性达到预定
要求后交付使用。因为零部件或元件的尺寸、形状千变万化，带来最终热处理炉千差万别，势必造成
生产成本增加，热处理性能波动加大。现在逐步演变成：将形状不复杂、加工成形方便的零部件或元
件用钢丝的淬火+回火处理转移到金属制品厂进行，由此形成了一个新品种——淬火-回火钢丝。
1. 概况
油淬火-回火处理：指将拉拔到成品尺寸的钢丝，在连续炉中进行淬火和回火处理，展开的钢丝首
先在连续炉中加热到完全奥氏体化温度，然后通过油槽淬火获得马氏体组织，再通过连续炉回火，获
得预期的强韧性。油淬火-回火钢丝平直度好，力学性能的均匀性，制成零部件或元件后只需进行低温
消除应力处理即直接可使用。
油淬火-回火热处理炉由张力放线装置、加热炉、油淬火槽、回火炉和收线机5个部分组成。常用
于碳素弹簧钢丝、合金弹簧钢丝、弹性针布钢丝、合金结构钢丝和马氏体不锈钢丝等成品热处理，热
处理后钢丝的显微组织通常为回火马氏体、回火托氏体或回火索氏体，具有很高的强度（硬度）、适宜
的韧性和良好的挺直性能。
预硬化处理：是一种特殊的油淬火-回火处理，指钢丝拉拔到成品尺寸后进行油淬火处理，然后根
据牌号及使用情况，再进行一次或多次高温回火处理，使钢丝的硬度或抗拉强度达到相应级别的要求。
常用于冷作模具钢丝、热作模具钢丝和塑料模具钢丝等成品热处理。因为此类钢丝碳和合金元素含量
较高，油淬火-回火时必须采用一些特殊的工艺措施：
①为保证碳和合金元素充分溶解，必须提高奥氏体化加热温度（有的高达1150℃），延长保温时
间；
②淬火后钢丝中残留奥氏体含量大，为促使残奥分解确保钢丝达到预定硬度，必须选用多次回火
的方法，回火保温时间比一般回火要延长数倍到数百倍。
③一般淬火-回火处理时，回火的目的是：促进马氏体转变成回火马氏体、回火托氏体、回火索氏
体或珠光体，回火后钢丝的韧性和塑性显著提高，但抗拉强度和硬度必然有不同幅度的下降。预硬化
处理时，回火同样有促使组织转变的目的，但同时还具有沉淀硬化效应，钢中的Fe、Mn和合金元素
（Cr、Mo、Ti、V、W、、Al等）的碳化物、氮化物或金属间化合物（γ＇和γ＇＇相）沉淀析出，钢丝可
以做到在韧性和塑性显著提高的同时，抗拉强度和硬度无明显下降，甚至有所提高。
特殊的工艺要求决定了预硬化处理的设备与一般（弹簧钢丝）油淬火-回火设备有很大不同：弹簧
钢丝通常选用连续炉进行油淬火-回火处理，淬火炉最高使用温度900℃，回火炉最高使用温度600℃，
炉长相对较短。硬化处理的淬火和一次回火通常也选用连续炉，但炉子的最高使用温度和炉长均有大
幅度的提高。目前世界先进水平的预硬化处理炉，淬火炉最高使用温度1150℃、有效加热区长度22m；
回火炉最高使用温度700℃、有效加热区长度30m。此外，收放线系统可对钢丝施加一定的、可调整
的预张力，以改善钢丝的抗蠕变和抗应力松弛性能。
一般说来，预硬化处理炉可以用于油淬火-回火处理，但油淬火-回火炉无法用于预硬化处理。更
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大的不同是：预硬化处理通常需进行的2次或2次以上的回火，回火保温时间以小时计算，无法在连
续炉中完成，需在周期式退火炉中进行，生产厂可配置不同规格的周期式气体保护退火炉，为该类钢
丝的研制和开发奠定基础。
2. 油淬火-回火弹簧钢丝
油淬火-回火弹簧钢丝金相组织为均匀的回火马氏体或回火索氏体，各向同性，；在抗拉强度相同
条件下，比冷拉钢丝具有更高的弹性极限，有良好的弹直性能，抗应力松弛性能和抗蠕变性能优于冷
拉钢丝；如要保证松驰率≤6.0%，冷拉碳素钢丝的最高工作温度为120℃，油淬火-回火碳素钢丝的最
高工作温度为150℃，油淬火-回火合金钢丝50CrV的最高工作温度为200℃，55CrSi和60Si2MnA的
最高工作温度为250℃，65Si2MnWA的最高工作温度为350℃。使用油淬火-回火钢丝绕制的弹簧，经
消除应力回火后直接使用，简化了弹簧厂的生产工艺流程、降低生产成本；与原绕制后再淬火-回火的
弹簧相比，弹簧表面脱碳与力学性能均匀性有了根本性改善，疲劳寿命有了数十倍的提高。目前日本
的合金弹簧钢丝标准，已完全用油淬火-回火状态取代了冷拉状态。我国近年来中大规格油淬火-回火
钢丝大有取代冷拉钢丝趋势。油淬火-回火钢丝的缺点是处理不当表面氧化、脱碳较重，影响疲劳寿命；
钢丝的氢脆敏感性强，抗应力腐蚀性稍差。
我国现行标准GB/T18983-2003《油淬火回火弹簧钢丝》是参照ISO/FDIS8458-3起草的，自2003
年实施之日起，代替YB/T5008（原GB2271）《阀门用油淬火-回火铬钒合金弹簧钢丝》、YB/T5102（原
GB/T4359-85）《阀门油淬火-回火碳素弹簧钢丝》、YB/T5103（原GB/T4360-85）《油淬火-回火碳素弹
簧钢丝》、YB/T5104（原GB/T4361-85）《油淬火-回火硅锰弹簧钢丝》、YB/T5105原（GB/T5362
-85）《阀门用油淬火-回火铬硅合金弹簧钢丝》。目前世界最先进的标准是欧洲标准化委员会2011年10
月发布，2012年4月正式实施的新标准：EN 10270-2:2011(E)《机械用弹簧钢丝—第2部分：油淬火
－回火弹簧钢》。油淬火-回火弹簧钢丝常用牌号及化学成分如表1。
表1 钢丝的化学成分（熔炼分析）, 质量分数%
0.60
～
0.10
～
0.50
～
-
0.75 0.35 1.20
0.60
～
0.10
～
0.50
～
-
0.75 0.35 1.20
0.47
～
0.10
～
0.60
～
0.80
～
～1.10
0.55 0.40 1.20
0.47
～
0.10
～
0.60
～
0.80
～
VDCrV-A(50CrVA)
0.55 0.40 1.20 1.10
0.62
～
0.15
～
0.50
～
0.40
～
67CrVA
(FDCrV-B,TDCrV-B)
0.72 0.30 0.90 0.60
0.62
～
0.15
～
0.50
～
0.40
～
VDCrV-B(67CrVA)
0.72 0.30 0.90 0.60
0.56
～
1.50
～
0.60
～
FDSiMn,TDSiMn
(60SiMn)
0.64 2.00 0.90
0.50
～
1.20
～
0.50
～
0.50
～
55CrSiA
(FDCrSi,TDCrSI)
0.60 1.60 0.90 0.80
0.50
～
1.20
～
0.50
～
0.50
～
VDCrSi(55CrSiA)
0.60 1.60 0.90 0.80
0.50
～
1.20
～
0.40
～
0.50
～
FDCrSiV(60CrSiVA)
0.70 1.65 0.90 1.00
0.50
～
1.20
～
0.40
～
0.50
～
TDCrSIV(60CrSiVA)
0.70 1.65 0.90 1.00
0.50
～
1.20
～
0.40
～
0.50
～
VDCrSiV(60CrSiVA)
0.70 1.65 0.90 1.00
中等和高疲劳寿命钢丝的V含量可调整为0.05～0.15。
牌 号
FDC
(60
～
75Mn)
TDC ,VDC
(60
～
75Mn)
50CrVA
(FDCrV-A,TDCrV-A)
C Si Mn Cr V
-
-
0.15
～
0.20
0.15
～
0.25
0.15
～
0.25
0.15
～
0.25
0.10
～
0.25
0.10
～
0.25
0.10
～
0.25
P
≤0.030
≤0.020
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.025
≤0.035
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.020
≤0.020
S
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.025
≤0.035
≤0.030
≤0.025
≤0.025
≤0.020
≤0.020
其他元素
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.25
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.12
Cu≤0.10
Cu≤0.06
标准
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
EN10270-2
：2011
EN10270-2
：2011
EN10270-2
：2011
EN10270-2
：2011
1.1 GB/T18983-2003《油淬火回火弹簧钢丝》的主要技术要求
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2024年5月21日发(作者：夙问枫)
油淬火-回火钢丝产品介绍
东北特钢集团大连特殊钢丝有限公司 徐效谦
摘要：本文简要介绍了油淬火-回火钢丝的特性，现行产品标准、产品发展方向；以及产品生产流程和
工艺控制要点，为用户合理选用该类钢丝牌号，订购优质产品提供了有用信息。
关键词：油淬火-回火处理，预硬化处理，多次回火，在线探伤。
特殊钢丝中有一部分产品最终需要在淬火-回火状态下使用，传统的做法是金属制品厂提供冷拉或
退火状态的钢丝，下游企业将钢丝制成相应零部件或元件，再进行淬火+回火处理，强韧性达到预定
要求后交付使用。因为零部件或元件的尺寸、形状千变万化，带来最终热处理炉千差万别，势必造成
生产成本增加，热处理性能波动加大。现在逐步演变成：将形状不复杂、加工成形方便的零部件或元
件用钢丝的淬火+回火处理转移到金属制品厂进行，由此形成了一个新品种——淬火-回火钢丝。
1. 概况
油淬火-回火处理：指将拉拔到成品尺寸的钢丝，在连续炉中进行淬火和回火处理，展开的钢丝首
先在连续炉中加热到完全奥氏体化温度，然后通过油槽淬火获得马氏体组织，再通过连续炉回火，获
得预期的强韧性。油淬火-回火钢丝平直度好，力学性能的均匀性，制成零部件或元件后只需进行低温
消除应力处理即直接可使用。
油淬火-回火热处理炉由张力放线装置、加热炉、油淬火槽、回火炉和收线机5个部分组成。常用
于碳素弹簧钢丝、合金弹簧钢丝、弹性针布钢丝、合金结构钢丝和马氏体不锈钢丝等成品热处理，热
处理后钢丝的显微组织通常为回火马氏体、回火托氏体或回火索氏体，具有很高的强度（硬度）、适宜
的韧性和良好的挺直性能。
预硬化处理：是一种特殊的油淬火-回火处理，指钢丝拉拔到成品尺寸后进行油淬火处理，然后根
据牌号及使用情况，再进行一次或多次高温回火处理，使钢丝的硬度或抗拉强度达到相应级别的要求。
常用于冷作模具钢丝、热作模具钢丝和塑料模具钢丝等成品热处理。因为此类钢丝碳和合金元素含量
较高，油淬火-回火时必须采用一些特殊的工艺措施：
①为保证碳和合金元素充分溶解，必须提高奥氏体化加热温度（有的高达1150℃），延长保温时
间；
②淬火后钢丝中残留奥氏体含量大，为促使残奥分解确保钢丝达到预定硬度，必须选用多次回火
的方法，回火保温时间比一般回火要延长数倍到数百倍。
③一般淬火-回火处理时，回火的目的是：促进马氏体转变成回火马氏体、回火托氏体、回火索氏
体或珠光体，回火后钢丝的韧性和塑性显著提高，但抗拉强度和硬度必然有不同幅度的下降。预硬化
处理时，回火同样有促使组织转变的目的，但同时还具有沉淀硬化效应，钢中的Fe、Mn和合金元素
（Cr、Mo、Ti、V、W、、Al等）的碳化物、氮化物或金属间化合物（γ＇和γ＇＇相）沉淀析出，钢丝可
以做到在韧性和塑性显著提高的同时，抗拉强度和硬度无明显下降，甚至有所提高。
特殊的工艺要求决定了预硬化处理的设备与一般（弹簧钢丝）油淬火-回火设备有很大不同：弹簧
钢丝通常选用连续炉进行油淬火-回火处理，淬火炉最高使用温度900℃，回火炉最高使用温度600℃，
炉长相对较短。硬化处理的淬火和一次回火通常也选用连续炉，但炉子的最高使用温度和炉长均有大
幅度的提高。目前世界先进水平的预硬化处理炉，淬火炉最高使用温度1150℃、有效加热区长度22m；
回火炉最高使用温度700℃、有效加热区长度30m。此外，收放线系统可对钢丝施加一定的、可调整
的预张力，以改善钢丝的抗蠕变和抗应力松弛性能。
一般说来，预硬化处理炉可以用于油淬火-回火处理，但油淬火-回火炉无法用于预硬化处理。更
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大的不同是：预硬化处理通常需进行的2次或2次以上的回火，回火保温时间以小时计算，无法在连
续炉中完成，需在周期式退火炉中进行，生产厂可配置不同规格的周期式气体保护退火炉，为该类钢
丝的研制和开发奠定基础。
2. 油淬火-回火弹簧钢丝
油淬火-回火弹簧钢丝金相组织为均匀的回火马氏体或回火索氏体，各向同性，；在抗拉强度相同
条件下，比冷拉钢丝具有更高的弹性极限，有良好的弹直性能，抗应力松弛性能和抗蠕变性能优于冷
拉钢丝；如要保证松驰率≤6.0%，冷拉碳素钢丝的最高工作温度为120℃，油淬火-回火碳素钢丝的最
高工作温度为150℃，油淬火-回火合金钢丝50CrV的最高工作温度为200℃，55CrSi和60Si2MnA的
最高工作温度为250℃，65Si2MnWA的最高工作温度为350℃。使用油淬火-回火钢丝绕制的弹簧，经
消除应力回火后直接使用，简化了弹簧厂的生产工艺流程、降低生产成本；与原绕制后再淬火-回火的
弹簧相比，弹簧表面脱碳与力学性能均匀性有了根本性改善，疲劳寿命有了数十倍的提高。目前日本
的合金弹簧钢丝标准，已完全用油淬火-回火状态取代了冷拉状态。我国近年来中大规格油淬火-回火
钢丝大有取代冷拉钢丝趋势。油淬火-回火钢丝的缺点是处理不当表面氧化、脱碳较重，影响疲劳寿命；
钢丝的氢脆敏感性强，抗应力腐蚀性稍差。
我国现行标准GB/T18983-2003《油淬火回火弹簧钢丝》是参照ISO/FDIS8458-3起草的，自2003
年实施之日起，代替YB/T5008（原GB2271）《阀门用油淬火-回火铬钒合金弹簧钢丝》、YB/T5102（原
GB/T4359-85）《阀门油淬火-回火碳素弹簧钢丝》、YB/T5103（原GB/T4360-85）《油淬火-回火碳素弹
簧钢丝》、YB/T5104（原GB/T4361-85）《油淬火-回火硅锰弹簧钢丝》、YB/T5105原（GB/T5362
-85）《阀门用油淬火-回火铬硅合金弹簧钢丝》。目前世界最先进的标准是欧洲标准化委员会2011年10
月发布，2012年4月正式实施的新标准：EN 10270-2:2011(E)《机械用弹簧钢丝—第2部分：油淬火
－回火弹簧钢》。油淬火-回火弹簧钢丝常用牌号及化学成分如表1。
表1 钢丝的化学成分（熔炼分析）, 质量分数%
0.60
～
0.10
～
0.50
～
-
0.75 0.35 1.20
0.60
～
0.10
～
0.50
～
-
0.75 0.35 1.20
0.47
～
0.10
～
0.60
～
0.80
～
～1.10
0.55 0.40 1.20
0.47
～
0.10
～
0.60
～
0.80
～
VDCrV-A(50CrVA)
0.55 0.40 1.20 1.10
0.62
～
0.15
～
0.50
～
0.40
～
67CrVA
(FDCrV-B,TDCrV-B)
0.72 0.30 0.90 0.60
0.62
～
0.15
～
0.50
～
0.40
～
VDCrV-B(67CrVA)
0.72 0.30 0.90 0.60
0.56
～
1.50
～
0.60
～
FDSiMn,TDSiMn
(60SiMn)
0.64 2.00 0.90
0.50
～
1.20
～
0.50
～
0.50
～
55CrSiA
(FDCrSi,TDCrSI)
0.60 1.60 0.90 0.80
0.50
～
1.20
～
0.50
～
0.50
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VDCrSi(55CrSiA)
0.60 1.60 0.90 0.80
0.50
～
1.20
～
0.40
～
0.50
～
FDCrSiV(60CrSiVA)
0.70 1.65 0.90 1.00
0.50
～
1.20
～
0.40
～
0.50
～
TDCrSIV(60CrSiVA)
0.70 1.65 0.90 1.00
0.50
～
1.20
～
0.40
～
0.50
～
VDCrSiV(60CrSiVA)
0.70 1.65 0.90 1.00
中等和高疲劳寿命钢丝的V含量可调整为0.05～0.15。
牌 号
FDC
(60
～
75Mn)
TDC ,VDC
(60
～
75Mn)
50CrVA
(FDCrV-A,TDCrV-A)
C Si Mn Cr V
-
-
0.15
～
0.20
0.15
～
0.25
0.15
～
0.25
0.15
～
0.25
0.10
～
0.25
0.10
～
0.25
0.10
～
0.25
P
≤0.030
≤0.020
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.025
≤0.035
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.020
≤0.020
S
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.025
≤0.030
≤0.025
≤0.035
≤0.030
≤0.025
≤0.025
≤0.020
≤0.020
其他元素
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.25
Cu≤0.20
Cu≤0.12
Cu≤0.12
Cu≤0.10
Cu≤0.06
标准
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
GB/T18983
-2003
EN10270-2
：2011
EN10270-2
：2011
EN10270-2
：2011
EN10270-2
：2011
1.1 GB/T18983-2003《油淬火回火弹簧钢丝》的主要技术要求
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