Effect of medium/high temperature tempering on the strength and fatigue properties of 60Si2CrV spring steel

FENG Yonghua; LIU Zhuo; LIANG Haixiao; CHEN Zhi; HUANG Shuaizong; CAO Qingda; GONG Yanjun; WEI Chaozhang; SHI Lubing

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.013

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Effect of medium/high temperature tempering on the strength and fatigue properties of 60Si2CrV spring steel

·Fatigue·Damage·Fracture·Failure Analysis· | 更新时间：2026-01-21

- Effect of medium/high temperature tempering on the strength and fatigue properties of 60Si2CrV spring steel
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 1, Pages: 100-108(2026)
- 作者机构：
  
  1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛 266111
  2.北京航天发射技术研究所，北京 100076
  3.郑机所（郑州）传动科技有限公司，郑州 450001］
- 作者简介：
  
  WEI Chaozhang, E-mail: czwei2018@163.com
- 基金信息：
  
  National Key Research and Development Program(2022YFB4300103)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.013
  CLC： TG142
- Received：06 August 2025，
  
  Published：15 January 2026
- 稿件说明：
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冯永华，刘卓，梁海啸，等. 中/高温回火对60Si2CrV弹簧钢强度与疲劳性能的影响［J］. 机械强度，2026，48（1）：100-108.

FENG Yonghua，LIU Zhuo，LIANG Haixiao，et al. Effect of medium/high temperature tempering on the strength and fatigue properties of 60Si2CrV spring steel［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（1）：100-108.
冯永华，刘卓，梁海啸，等. 中/高温回火对60Si2CrV弹簧钢强度与疲劳性能的影响［J］. 机械强度，2026，48（1）：100-108. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.013.

FENG Yonghua，LIU Zhuo，LIANG Haixiao，et al. Effect of medium/high temperature tempering on the strength and fatigue properties of 60Si2CrV spring steel［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（1）：100-108. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.013.

摘要

目的

针对现有研究中缺乏高温回火对60Si2CrV弹簧钢强度和疲劳性能试验数据及微观机制分析的问题，系统对比中温（420 ℃）和高温（580 ℃）回火处理对该钢种性能的影响。

方法

采用单轴拉伸试验、冲击试验、三点弯曲阶梯增载疲劳试验及端淬试验等多维度测试手段，综合评估了试验钢的力学性能。结合扫描电子显微镜观察显微组织演变及断口形貌，揭示其关联机制。

结果

结果表明，中温回火处理后材料强度较高，但塑性及冲击韧性偏低；高温回火处理后，虽然强度有所下降，但塑性变形能力显著增强，冲击韧性提升近2倍。高温回火试样的疲劳极限强度达951.6 MPa，较中温回火试样的853.4 MPa提升了11.6%。中温回火组织为回火屈氏体，断口呈脆-韧混合模式；高温回火组织为回火索氏体，碳化物粗化且局部聚集，断口呈典型韧性断裂特征。高温回火处理实现了强度、塑性与韧性的更优平衡。

Abstract

Objective

Aims to investigate the lack of test data and microscopic mechanism analysis of 60Si2CrV spring steel under high-temperature tempering. A systematic comparison was conducted between medium-temperature (420 ℃) and high-temperature (580 ℃) tempering.

Methods

Multidimensional test methods

including uniaxial tensile

impact

three-point bending fatigue

and hardenability tests

were employed to evaluate mechanical properties. Microstructures and fractures were observed via SEM to clarify the strengthening and toughening mechanisms.

Results

The results indicate that medium-temperature tempering yields high strength but low ductility and toughness. High-temperature tempering significantly enhances plastic deformation and impact toughness. Notably

the fatigue ultimate strength of high-temperature tempered samples reaches 951.6 MPa

11.6% higher than that of medium-temperature samples (853.4 MPa). Microstructural analysis shows typical tempered troostite after medium-temperature tempering and tempered sorbite after high-temperature tempering. The latter achieves a superior balance of strength

plasticity

and toughness.

关键词

Keywords

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