U21702 全面技术资料（70Mn 高碳锰弹簧钢）

U21702 全面技术资料（70Mn 高碳锰弹簧钢）

一、牌号定位与标准

U21702 是中国钢铁统一数字代号（ISC），对应牌号 70Mn。它是一身兼两职的牌号：在GB/T 699《优质碳素结构钢》中归为优质碳素结构钢，在GB/T 1222《弹簧钢》中归为碳素弹簧钢，同时被GB/T 711（热轧优质碳素结构钢钢板和钢带）、GB/T 3279（弹簧钢热轧钢板和钢带）、Q/ASB 84（锯片用热轧钢板）收录。

命名含义：70 表示平均含碳量 0.70%，Mn 表示锰含量较高（0.90%–1.20%）。国际近似对照：美国 ASTM/AISI1572（G15720）、日本 JISSWRH72B、俄罗斯 GOST70Г、英国 BS080A72、ISO 8458-3DC / DM、DH Type SC。

二、化学成分分析（质量分数，%）

C 0.67–0.75、Si 0.17–0.37、Mn 0.90–1.20（GB/T 3279 中列为 1.00–1.30）、P ≤0.035、S ≤0.035（弹簧钢标准更严：冶金质量 1 组为 P ≤0.020、S ≤0.015，2 组为 P ≤0.025、S ≤0.020）、Cr ≤0.25、Ni ≤0.30、Cu ≤0.25（热压力加工用钢 Cu ≤0.20）。

元素作用明确：C 是弹性核心，保证淬火后的弹性极限与硬度基础；Mn 是 70Mn 的灵魂，显著提高淬透性（φ12 mm 油中可淬透）并消除硫引起的热脆；Si 提高回火稳定性、抗弹性松弛；P、S 严格限制以保障高频振动下的抗脆断安全。

三、供应形式与规格

70Mn 形态覆盖完整，是少见的"长材+扁平材"全能钢种：

• 圆钢/棒材：热轧 Φ16–350 mm，冷拉 Φ4–16 mm，锻打圆棒可更大；
• 线材/钢丝：油淬钢线 Φ1.0–15 mm，冷拉钢线、退火钢线；
• 板材/钢带：冷轧钢带 0.15–2.0 mm、冷轧钢板 1.0–4.0 mm、热轧钢板 2.0–20.0 mm（最厚可至 200 mm）；
• 扁钢、方钢：用于板簧与扁簧；
• 锻件：法兰、环件、轴类可按图定制；
• 钢管：无缝管外径 6–219 mm。

表面与状态：热轧黑皮、退火、球化退火、冷拉、剥皮、磨光；可开平、分条、剪切。

四、热处理工艺

• 正火：790℃±30℃（部分资料 810℃±10℃），保温不少于 30 min，空冷；
• 球化退火：约 740–780℃ 加热后缓冷，改善切削性，为淬火作组织准备；
• 淬火830℃±20℃（部分工艺 800–820℃ 或 870℃），油冷——因水淬开裂倾向大，一般必须油淬；
• 回火：480℃±50℃（部分工艺 540℃±50℃、420–500℃），回火后硬度约HRC 45–52，淬回火态硬料可达 HRC 54–60；
• 去应力退火：冷拉或成形后 200–300℃ 低温回火，稳定尺寸。

临界点（近似值）：Ac1 726℃、Ac3 765℃、Ar3 741℃、Ar1 689℃、Ms 270℃。回火温度与硬度对应关系：150℃→HRC 61、300℃→56、400℃→51、500℃→43、600℃→33。

五、机械性能

状态

抗拉强度 MPa

屈服强度 MPa

伸长率 %

断面收缩率 %

硬度

正火（GB/T 699）

≥785

≥450

≥8

≥30

≤285 HBW（未热处理）

退火

≤229 HBW

淬回火（弹簧钢）

≥980

≥784

≥7–8

≥30

HRC 45–60

冷拉+热处理态交货硬度 ≤321 HBW。弹簧钢标准注明：热轧盘条通常不检验力学性能，需检验时指标由供需双方协商。

六、物理性能（典型值）

密度约7.81–7.85 g/cm³；弹性模量约206 GPa（190–210 GPa）；剪切模量约 82 GPa；泊松比 0.27–0.30；热导率约 48 W/(m·K)；线膨胀系数约 11.9×10⁻⁶/K；比热容约 450 J/(kg·K)；长期使用温度 ≤300℃；呈铁磁性。

七、应用领域

核心定位是薄型、高应力、耐磨的弹性构件与耐磨件：

• 弹性元件：小截面扁簧、圆簧、座垫弹簧、弹簧发条、气门簧、刹车弹簧、减振器与离合器簧片、冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧；
• 高应力耐磨件：弹簧圈、弹簧垫圈、止推环、锁紧圈、离合器盘/片、盘簧、耐磨摩擦片；
• 工具与其他：钳工凿子、划针、磨床主轴、精密丝杆、锯片基体（Q/ASB 84）、农机刀具。

适用截面一般 8–15 mm 左右的小型弹簧，直径 7–20 mm 的螺旋弹簧。

八、材料优势与选用注意

优势：①淬透性与弹性极限优于 70 钢和 65Mn，相同表面状态下完全淬透时疲劳极限可与合金弹簧钢相当；②高弹性、高硬度、高耐磨，储能性能强，回弹稳定；③脱碳倾向比硅钢小，表面质量易控；④ 球化退火态切削加工性尚可，热锻工艺成熟；⑤性价比高——弹性指标接近合金钢，成本远低于 60Si2MnA、50CrVA。

注意：① 存在明显过热敏感性与回火脆性，水淬极易开裂，必须油淬并严格控温；②焊接性能极差，严禁常规焊接；③ 塑性韧性偏低、脆性大，不适合强冲击工况；④ 冷成形受限，仅支持薄料简易冷弯，不可冷镦、深冲；⑤ 淬透性不及硅锰合金弹簧钢，大截面重载弹簧应选 60Si2Mn 或 50CrVA；⑥ 耐蚀性差，需发黑或涂油防护。