SAE/AISI 1572（UNS G15720）高碳高锰弹簧钢 全面资料

SAE/AISI 1572（UNS G15720）高碳高锰弹簧钢 全面资料

一、牌号释义与标准归属

SAE 1572（AISI 1572，UNS G15720）属 SAE/AISI「15xx」系列的高碳高锰非合金碳钢：「15」表示在 10xx 系基础上提高锰含量的碳素钢，「72」表示名义含碳量约 0.72%。执行标准包括SAE J403（化学成分）、ASTM A29/A29M（热锻碳素与合金钢棒通用要求）、ASTM A510（线材与盘条）、A576（热轧优质碳钢棒）、A108（冷成形钢棒）、A311、A322 等。

在 ASTM A29/A29M 中其旧牌号为1072，两者分野正在于锰——1572 的 Mn 达 1.00–1.30%，而 1072 仅 0.60–0.90%。国际对照：中国GB 70Mn（U21702，GB/T 699-2015 优质碳素结构钢，同时列入 GB/T 1222 弹簧钢）；日本 JISSWRH72B（功能近似 SUP9）；俄标70Г；英标080A72；ISO DC/DM（Type SC）。德标需谨慎：常被提及的 1.1248（C75S/Ck75）锰仅 0.60–0.90%，更接近 1075；真正成分贴近的是66Mn4（1.1264）。跨体系替代须逐一核对质保书实测成分。

二、化学成分（熔炼分析，质量分数 %，SAE J403）

元素

含量范围

作用机理

C

0.65–0.76（典型 0.72）

提供高硬度与高强度潜力，淬火后形成高碳马氏体，是耐磨性的根本来源

Mn

1.00–1.30

核心元素。显著提升淬透性，使中等截面油淬即可获得均匀马氏体，避免「表硬心软」；同时细化珠光体、提升强度与韧性

Si

0.15–0.30（部分 0.10–0.40）

脱氧剂，少量固溶强化

P

≤0.040

杂质，防止冷脆

S

≤0.050

杂质，防止热脆

Fe

余量（约 97.6–98.2）

基体

常见变体SAE 1572R（回硫易切削型）：硫提至 0.08–0.13%，形成 MnS 夹杂显著改善退火态切削性，代价是横向塑韧性与疲劳性能下降。

三、供应形式

• 线材/盘条与钢丝：热轧盘条 Φ5.5–25 mm，可进一步拉拔成冷拉钢丝、油淬火回火钢丝；冷拉钢丝 ≤7 mm 用于冷卷螺旋弹簧。
• 圆钢/棒材：热轧 Φ20–250 mm（可达 Φ300 mm 以上，长 4000–8000 mm）；冷拉精棒 Φ5–120 mm（公差 h7/h9）；黑皮棒 Φ50–600 mm；锻制 Φ150–800 mm，最大可定制至 Φ2000 mm。表面可黑皮、剥皮、车光、磨光。
• 板材/带材：热轧板 0.5–80 mm（中厚板可至 300 mm，宽幅 1500 mm）；冷轧薄板 0.8–4.0 mm；冷轧钢带 0.2–3 mm（可分条、定尺）；箔材可至 0.2 mm 以下。
• 锻件：自由锻件单重可达 3 吨，模锻轴 Φ50–400 mm，环形锻件外径 Φ300–1800 mm，锻比 ≥4:1。
• 管材：无缝管外径 Φ4–410 mm，壁厚 1–35 mm。

交货状态：热轧、退火、球化退火、正火、冷拉、淬火+回火（+QT）。

四、热处理工艺

临界点（近似值）：Ac₁ = 726 ℃、Ac₃ = 765 ℃、Ar₃ = 741 ℃、Ar₁ = 689 ℃、Ms = 270 ℃。

• 退火：780±10 ℃（完全/球化退火 760–790 ℃）充分保温后炉冷，降低硬度、均匀组织、消除内应力；退火态硬度 ≤229 HB（未热处理 ≤285 HB）。
• 正火：890±10 ℃ 空冷，细化晶粒、改善切削性。
• 淬火：奥氏体化 830±20 ℃（范围 770–830 ℃），油冷为主；小截面可水淬获最高硬度但变形开裂风险大；高锰使 Φ12 mm 钢材即可油淬淬透；大截面件建议水淬油冷或正火处理。
• 回火：淬火后必须及时回火。低温 150–200 ℃ → HRC 60–63（高硬度高耐磨，韧性较低）；中温 300–400 ℃ → HRC 55–58（硬度与韧性平衡）；高温 540±50 ℃ → HRC 47–54，综合力学性能最佳，金相组织为屈氏体
• 表面处理：可进行火焰淬火、感应表面淬火、渗氮、渗金属等。

工艺红线：具有过热敏感性与回火脆性；易脱碳，加热须保护气氛或真空炉；水淬开裂倾向大；焊接性极差，须 200–315 ℃ 预热 + 焊后热处理，不推荐用于焊接结构件。

五、机械性能

状态

Rm (MPa)

Rp0.2 (MPa)

A (%)

Z (%)

硬度

热轧/退火（加工态）

620–760（≥690/735）

380–450（≥379/430）

12–22

30–45

187–229 HB

油淬 + 425 ℃ 回火

1158

1034

15

53

335 HB（≈35 HRC）

油淬 + 540 ℃ 回火

≥980（可达 1650–1900）

≥784（可达 1450–1700）

≥8–9

25–35

47–52 HRC

淬火 + 低温回火

60–63 HRC

综合调质区间：抗拉 1050–1400+ MPa，屈服 850–1200+ MPa，伸长率 9–15%，硬度 35–55 HRC 可调。常温冲击功约 20–32 J；在完全淬透、相同表面状态下，疲劳极限不逊于合金弹簧钢。

六、物理性能（典型值）

密度7.85 g/cm³（7.7–8.03）；弹性模量190–210 GPa；泊松比 0.27–0.30；热导率约48 W/(m·K)（20 ℃，部分数据 42.7）；线膨胀系数约 11.5–13×10⁻⁶/K；比热容约 477 J/(kg·K)；电阻率约 0.22–0.24 μΩ·m；熔点约 1420–1460 ℃；最高使用温度约 500 ℃；常温铁磁性；无耐蚀性，须表面防护。

七、材料优势与应用领域

核心优势：①淬透性远优于同碳量 10xx 钢——高锰（1.00–1.30%）使 Φ12 mm 即可油淬淬透，中等截面亦能获得截面均匀马氏体；②弹性极限、强度极限与屈强比高，抗弹减（抗松弛）性能好；③热处理后可达 HRC 60–63，耐磨性优异；④不含 Cr、Ni、Mo 等贵金属元素，成本接近普碳钢，性能却媲美部分低合金弹簧钢；⑤冶金质量可控，优质厂家可提供高纯洁度、低脱碳层的弹簧钢级产品；⑥形态齐全，且 1572R 变体可满足大批量自动车床加工。

典型应用：弹簧（第一大用途）——汽车与铁道车辆重载板簧、螺旋弹簧、座垫弹簧、弹簧发条、调压调速弹簧、柱塞弹簧、测力弹簧、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧；刀具与锯片——金刚石圆锯片基体、钻头、丝锥、板牙、铰刀、锉刀、木工与金属切削刀具；耐磨件与机械零件——轴、轧辊、偏心轴、齿轮、衬套、高耐磨模具，以及犁铧、刮板刀片、铲齿等农机矿山耐磨件；通用工程——中小截面结构件、连杆、高强度螺栓螺母、阀杆、主轴、紧固件。

选型注意：机加工应在退火态（187–229 HB）进行，淬硬后仅可磨削；弹簧钢对表面脱碳极敏感，脱碳层会大幅降低疲劳寿命；大截面零件淬不透时宜采用水淬油冷双液淬火或正火处理；需要更高疲劳寿命与淬透性时可评估 55CrSiA（SAE 9255）等合金弹簧钢。