弹簧钢的热照料

  弹簧钢的热处理_机械/仪表_工程科技_专业资料。弹簧钢的热处理及性能影响 弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工 作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。 由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工

  弹簧钢的热处理及性能影响 弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工 作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。 由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高 的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。 在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙 度能提高疲劳寿命。 为了获得所需的性能,弹簧钢必须具有较高的含碳量。碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9%之 间,由于碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm的弹簧。对于截面尺寸较 大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75%之间,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它们的主要作用是提高淬透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地 改善弹簧钢的力学性能,其中Cr ,W ,Mo还能提高钢的高温强度。 在热状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以上) ????在冷状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以下) 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行 的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回 火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 ????冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形 使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的 去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。 ? 耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此 必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。 ??? 弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施: ??? (1)脱碳(降低使用寿命)--1、采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。2、采用快速加热工艺。 (2)淬火后硬度不足,非马氏体数量较多,心部出现铁素体(产全残余变形,降低使用寿命)--1 、选用淬透性较好的材料。2、改善淬火冷却剂的冷却能力。3、弹簧进入冷却剂的温度应控制在 Ar3以上。4、适当提高淬火加热温度。 ??? (3)过热(脆性增加)--1、严格控制成型及淬火加热温度。2、加强淬火时的金相检验。 ??? (4)开裂(脆性增加,严重降低使用寿命)--1、控制淬火加热温度。2、淬火时冷到250-300C 时,取出空冷。3、及时回火 ??? 提高弹簧质量的措施: ??? (1)形变热处理--将钢的变形强化与热处理强化两者结合起来,以进一步提高钢的强度和韧性 。形变热处理有高、中、低温之分。高温形变热处理是在稳远的奥氏体状态下产生形变后立即淬 火,也可与锻造或热轧结合起来,即热成型后立即淬火。形变热处理己应用于汽车板簧生产中。 (60Si2Mn) ??? (2)弹簧的等温淬火--对于直径较小或透透性足够的弹簧可采用等温淬火,它不仅能减少变 形,而且还能提高强韧性,在等温淬火后最好再进行一次回火,可提高弹性极限,回火温度与等温淬 火温度相同。 (3)弹簧的松弛处理--弹簧长时间在外力作用下工作,由于应力松弛的结果会产生微量的永久 (塑性)变形,特别是高温工作的弹簧,在高温下应力松弛现象更为严重,使弹簧的精度降低,这对于 一般精密弹簧是不允许的。因此,这类弹簧在淬火,回火后应进行松弛处理--对弹簧预先加载荷, 使其变形量超过弹簧工作时可能产生的变形量。然后在高于工作温度20C的条件下加热,保温824h。 ??? (4)低温碳氮共渗--采用回火与低温碳氮共渗(软氮化)相结合的工艺,能显著提高弹簧的疲劳 寿命及耐蚀性,此工艺多用于卷簧。 (5)喷丸处理--划痕、折叠、氧化脱碳等表面缺陷往往会成为弹簧工作时应力集中的地方和 疲劳断裂源。若用细小的钢丸高速喷打弹簧表面,不仅改善弹簧表面质量,提高表面强度,并使表 面处于压应力状态,从而提高弹簧疲劳强度和使用寿命。 第 1 页,共 3 页 ??? 操作注意事项: ??? (1)热处理前检查表面是否有脱碳、裂纹等缺陷。这些表面缺陷将严重地降低弹簧的疲劳极 限。 ??? (2)淬火加热应特别注意防止过热和脱碳,做好盐浴脱氧,控制炉气气氛,严格控制加热温度与 时间 ??? (3)为减少变形,弹簧在加热时的装炉方式,夹具形式和冷却时淬入冷却方法。 ? (4)淬火后要尽快回火,加热要尽量均勺。回火后快冷能防止回火脆性和造成表面压应力,提 高疲劳强度。 热处理前--(1)钢材的轧制表面往往就是制成弹簧后的表面,故不应有裂纹、折叠、斑疤、发 纹、气泡、夹层和压入的氧化皮等。 ?????????? (2)表面脱碳会显著降什弹簧的疲劳强度,应按规定检验脱碳层的深度。 ??? 热处理后--(1)肉眼或低倍放大镜观察弹簧表的不应有裂纹、腐蚀麻点和严重的淬火变形。 ??????????????(2)硬度及其均匀性符合规定。大量生产时,允许用锉刀抽检硬度,但必须注意锉 痕位置应不影响弹簧的最后精度。 ??????????????(3)金相组织应是托氏体或托氏体和索氏体的混合组织。 (4)板簧装配后,通常还要进行工作载荷下的永久变形以及静载挠度试验。 各种弹簧钢的热处理规范及硬度要求 钢号? 淬火温度? 淬火介质 硬度要求 回火温度 冷却介质? 硬度要求?? 应用范围 65????780-830???水或油??? 400-600??????????????????????线mm的 螺旋弹簧、弹簧垫圈 65Mn? 810-830???油或水?????60???? 370-400????水???? 42-50???? 5-10mm的板簧片及 7-10mm的卷簧 50CrV? 850-870????油???????58?????400-55 ??? 水????? 45-50???? 截面较大和较重要的 板簧片及螺旋弹簧 50CrV? 850-870????油???????58?????370-420????????????45-52???? 300C以下工作的高温 弹簧 60Si2MnA?860-880? 油???????60?????500-520????水?????HB363-444??厚度8-12mm的板簧片 耐热弹簧钢的材料选用和最高使用温度的热处理规范? ?钢号??????????? 最高使用温度?? 热成型(度)??? 淬火温度?? 回火温度 50CrVA???? ??????????300???????? 880-900????? 850-870油?? 430-500 4Cr13????????????????400?????????850-1050???? 980-1050空冷 540-560 冷拉18-8型不锈钢丝? 400??????? 冷卷?????????????? 去应力回火400C,15-60min W18Cr4V??????????????600??????? 1000-1200?? 1280-1290油或空冷? 700 60Si2MnA?????????????250?????????880-900????? 860-880油????? 350 常用弹簧钢的等温淬火规范 钢号????? 加热温度??????? 等温淬火温度?????? 等温保持时间????????? 硬度HRC T10A??????800+-10???????????250??????? ?????10-30??????????????40-53 65????????820+-10???????????320-340?????????????15-30??????????????46-48 65Mn??????820+-10??????? ?270 / 320-340?????????15-30???????????52-54 / 46-48 50CrVA????850+-10??????????? 300????????????????30-45????????????? ??52 60Si2MnA??87+-10?????????????280????????????????30-45????????????????52 第 2 页,共 3 页 50CrV钢气阀弹簧低温碳氮共渗(软氮化)与普通热处理后疲劳性能比较: 热处理工艺?????????? 断裂应变周次?? 断裂后残余变形(mm)?? 室内耐大气腐蚀试验 860C油淬,420C回火1h???? 1.78*10000???? 860C油淬,480C软氮化3h???=100*10000???????? 860C油淬,510C软氮化3h?? =100*10000?????? ? 2.4???????发黑后未上油,14天后出现锈斑 0.2?????????????????850天以上未生锈 0.6?????????????????850天以上未生锈 例;? 压缩螺旋弹簧?? 50CrV?? 43-50HRC?? 外径¢31.5?? 线 工艺流程 :? 冷卷—定型处理—切断修正—淬火—矫正回火—检验修正—最后回火—检验、喷 砂、表面的处理。 第 3 页,共 3 页