琴钢丝

琴钢丝是用于制作乐器琴弦的一种特殊金属丝。它通常由高碳钢丝或合金丝制成，具有一定的弹性和音质特性，适合用于各种类型的弦乐器，如吉他、小提琴、大提琴、竖琴等。^[1]

琴钢丝是一种高强度碳钢弹簧材料，通常经过铅浴淬cuì火后冷拉而成，常见形式为圆线。它具有高抗拉强度、弹性极限和耐疲劳特性，标准线径范围为0.08~10.0mm，1.0mm以下线径琴钢丝的强度在2000~3480MPa范围，多数规格无法用其它材料替代。^[2]琴钢丝主要用于制作动载弹簧，常见应用包括阀门弹簧。在阀门弹簧中，其直径范围通常为1.0~6.0mm，不同规格的材料缺陷控制和铜含量限制略有差异。^[3]

琴钢丝的制作工艺和材料选取对乐器的音质和性能有着重要的影响，它直接影响着乐器的音色、音质和演奏性能。^[4]

材料名称：琴钢丝也称为琴钢线

英文：music wire，piano wire，属于高碳钢。

C:0.80-0.85Si:0.12-0.32

Mn:0.3-0.6

P:0.025以下

S:0.025以下

Cu:0.2以下

硬度范围都是41-60，允许温度为120°

用于制造琴弦、阀弹簧和高应力弹簧的钢丝。具有强度高，弹性、抗疲劳、抗蠕变和韧性好，表面光滑洁净，防锈能力强以及音乐性能优良等特点。钢丝用钢包括碳素钢和不锈钢。(见合金钢丝)碳素琴钢丝用高碳优质碳素结构钢和碳素工具钢制造。钢中硫、磷的含量均不得超过0.025%，铜的含量不得超过0.20%。琴钢丝的直径约在0.08～6mm之间。每盘钢丝应由一根钢丝组成，不允许有焊接接头存在。

钢丝应具有规定的抗拉强度和扭转性能。用作阀弹簧的琴钢丝一面上的总脱碳层深度不得超过丝径的1%。钢丝表面不得有裂纹、折叠、结疤、拉裂、氧化铁皮和锈蚀、钢丝的表面状态有不抛光、抛光和镀层等类。镀层钢丝具有光亮、美观和耐磨蚀等特点。镀层材料有镉、锡和锌一镍niè合金等。

为了保证琴钢丝的质量，对盘条的化学成分、内部组织的均匀性、非金属夹杂、气体含量、晶粒的均匀度、表面缺陷、脱碳层及不圆度等都有严格的要求。拉制成品前的热处理一般采用电接触加热的索氏体化处理，以保证钢丝通条性能均匀并提高加热速度、缩短加热时间，减少因加热而产生的氧化铁皮和脱碳层。

热处理后线坯采用盐酸酸洗，以加快酸洗速度和使钢丝表面具有良好的表面质量。酸洗后对不镀层的钢丝可采用磷化涂层处理，对镀层钢丝则采用黄化或硼砂处理。

成品拔程的总减面率和平均道次减面率(见面积减缩率)，对于干拉约为88%～92%和15%～17%；对于湿拉约为93%～96%和16%～18%。通常采用适当减少道次减面率和相应增加一些拉拔道次的拉拔工艺。对于弹簧用琴钢丝，平直度很重要，拉拔时要通过调整拉丝模模架的角度或矫直辊gǔn的位置，进行严格控制。

---表1 琴钢丝的规格标准等级直径范围/mm应用JIS G 3522SWP-A0.08~10.00动载弹簧SWP-B0.08~8.00动载弹簧，工作应力相对更高SWP-V1.00~6.00气门弹簧ASTM A228-0.10~7.20动载弹簧GB/T 4357DMDH0.08~13.00.05~13.0中高动载弹簧，及需剧烈弯曲的线成型线成型，受高静载负荷或中等水平动载弹簧EN 10270-1DMDH0.28~20.00.05~20.0同上

JIS G3522-2014

EN 10270.1其中的D级

GB/T 435709版及之后的D级

ASTM A228

YB/T 5311该标准水平和欧美日标准有差距，不推荐采用

琴钢丝盘条标准对化学成分的要求：

------表2 琴钢丝盘条的成分标准标准CSiMnP≤S≤Cu≤JIS0.45~0.950.12~0.320.30~0.900.0250.025SWP-A/B0.20SWP-V 0.15GB（09）0.45~1.000.10~0.300.50~1.200.0200.0250.12ASTM0.70~1.000.10~0.300.20~0.700.0250.030-EN0.45~1.000.10~0.300.40~1.200.0200.0250.12

所有标准都未指定钢号，钢号选择与生产工艺设计有关，较多采用含碳约0.80%、0.82%或0.90%的材料。

GB/T 4357-2009的锰含量已讨论修订意见为调整为0.30~1.20%。

琴钢丝标准对脱碳层深度及缺陷深度的要求：

标准脱碳深度要求缺陷深度要求JISSWP-A,SWP-B:无有害脱碳层SWP-V:无全脱碳层，脱碳深度小于1.5%d和0.05mm见表4GB（09）无全脱碳层，脱碳深度小于1.5%d不大于直径的1%ASTM不超过直径的1.5%，且不大于0.15mm不超过直径的1.5%，且不大于0.15mmEN不超过直径的1%不超过直径的1.5%

表面缺陷如裂纹、氧化皮压入等。

-表4 JIS G3522标准琴钢丝的缺陷深度标准-直径缺陷深度/mmSWP-A,SWP-BSWP-V1.00＜d≦2.00≤0.02≤0.012.01＜d≦3.00≤0.03≤0.023.01＜d≦4.00≤0.04≤0.024.01＜d≦5.00≤0.05≤0.035.01＜d≦6.00≤0.06≤0.036.01-8.00≤0.07-8.01-10.00≤0.08-

4.1盘条表面准备

拉拔前的常用酸洗磷化技术处理，上一层适合拉拔的磷化膜。

4.2拉拔半成品

拉拔钢丝采用干式拉拔或湿拉技术皆可，应控制好润滑、模具和冷却。

4.3索氏体化热处理

常用铅浴淬火热处理，细规格要进行两次热处理，在线完成酸洗磷化。

4.4成品拉拔

成品拉拔技术和上述描述“4.2”类似，但要重视控制拉拔温度和钢丝形态“卷型”。

4.5涂油包装

成品钢丝需涂油包装交货，也可以不涂油交货。

4.6特殊工艺

特别的处理工艺如成品拉拔前的热镀锌、拉拔成品后的镀镍、冷轧成异型、采用特殊不锈钢替代碳钢等。

琴钢丝的材料特性与应用特性的主要对应关系见表5。

材料特性应用特性直径影响弹簧力值及力值的稳定性。抗拉强度主要影响弹簧的许用剪切应力；DM级钢丝适合中高疲劳动载，DH适合中等水平动载。表面缺陷影响弹簧的疲劳寿命，也可能造成卷簧过程的断裂。脱碳层深度影响弹簧的疲劳寿命。圈型影响卷簧形状尺寸的合格率。扭转低扭转常对应易导致卷簧断裂的表面缺陷，或剧烈弯折时断裂的低塑性状态。