[發(fā)明專利]一種提高彈簧鋼力學性能的熱處理工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410517701.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105525077A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 魏澤民;郭梅
• 申請（專利權(quán)）人: 魏澤民
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/18;C21D9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種提高彈簧鋼力學性能的熱處理工藝。

背景技術

熱處理是改善力學性能的主要手段，對于大多數(shù)彈簧鋼，其傳統(tǒng)工藝為油淬-中溫回火，該工藝能保證具有較高的強度和彈性疲勞極限，但由實踐可知該工藝常常出現(xiàn)性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象。為了使該彈簧鋼具有更好的綜合性能，近年來，科研工作者開發(fā)出來了越來越多的新工藝。本文將采用兩種新工藝與傳統(tǒng)工藝對比來研究這三種熱處理工藝對該彈簧鋼組織及性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種提高彈簧鋼力學性能的熱處理工藝，已解決現(xiàn)有技術的不足。

本發(fā)明的技術方案是：一種提高彈簧鋼力學性能的熱處理工藝，彈簧鋼在870℃進行淬火，淬火保溫時間為30min，淬火介質(zhì)采用油冷，然后280℃鹽浴等溫3h，油冷即可或420℃回火。

最佳工藝為：彈簧鋼在870℃進行淬火，淬火保溫時間為30min，淬火介質(zhì)采用油冷，然后280℃鹽浴等溫3h，油冷即可。

本發(fā)明的有益效果：經(jīng)過3種不同熱處理工藝處理后的試驗結(jié)果表明，工藝2處理后的60Si2CrVAT彈簧鋼綜合力學性能最好，這是由于經(jīng)工藝2處理的60Si2CrVAT彈簧鋼組織中含有的馬氏體保證了其較高的強度，較多的殘余奧氏體及下貝氏體使其具有了良好的塑韌性。附圖說明

圖1為不同熱處理下的60Si2CrVAT的顯微組織。

具體實施方式

本試驗采用的材料是60Si2CrVAT彈簧鋼，其化學成分如下表1.

2.熱處理工藝

具體的熱處理工藝如表2.

3.試驗結(jié)果及分析

（1）對力學性能的影響

將熱處理后的試樣加工成標準拉伸試樣，然后在INSTRON8501試驗機上進行拉伸試驗。試驗結(jié)果如表3。

由表3可以看出，工藝1（傳統(tǒng)工藝）雖然保證了材料較高的強度，但是塑韌性卻相對較低低。而經(jīng)工藝2處理后其沖擊韌性、強度和硬度較其他兩個工藝明顯提高，并且也具有良好的塑性。由于傳統(tǒng)工藝與工藝3均進行了回火處理，在回火過程中，殘余奧氏體大量分解，使得殘余奧氏體體積分數(shù)明顯降低，殘余奧氏體量的減少是導致材料塑韌性下降的主要原因。據(jù)文獻可知殘余奧氏體對材料的塑韌性起著極重要的作用，一方面是由于相變誘發(fā)塑性的作用，另外在變形過程中，殘余奧氏體可以不斷地吸收相鄰馬氏體板條中的位錯，使得馬氏體中的平均位錯密度降低，并且殘余奧氏體還可以有效地阻止微裂紋傳播。在均勻變形階段，殘余奧氏體吸收位錯效應強化了馬氏體相的變形能力，這也是導致材料塑韌性增加的一個重要原因。因此，工藝2中較高的殘余奧氏體含量保證了材料良好的塑韌性。回火過程中馬氏體發(fā)生分解，馬氏體中的固溶碳含量降低，在形成回火馬氏體過程中，鋼的強化機制由固溶強化變成了析出強化，由于第二相析出強化效應低于固溶硬化效應，因此回火后，鋼的強度、硬度明顯降低。故經(jīng)工藝2處理后的60Si2CrVA彈簧鋼具有良好的綜合性能。

（2）對顯微組織的影響

將熱處理后試樣用線切割切成金相試樣，經(jīng)磨制，拋光后利用4%硝酸酒精進行腐蝕，最后用金相顯微鏡進行觀察。各個不同熱處理狀態(tài)下得到的金相圖如圖1所示。

圖1即為三種熱處理工藝狀態(tài)下鋼的顯微組織。利用金相顯微鏡并配合X射線應力測定儀，結(jié)果表明，經(jīng)工藝2處理的顯微組織主要為馬氏體、少量貝氏體以及薄膜狀的殘余奧氏體。鋼經(jīng)奧氏體化后第一次油淬時形成了一定量的馬氏體，并且使鋼的溫度降低，在隨后的等溫過程中部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閺婍g性高的下貝氏體組織。由于本實驗中所用彈簧鋼中的Si含量較高，Si元素有效地抑制了碳化物的析出，使得在等溫過程中碳從馬氏體向殘余奧氏體中發(fā)生了擴散，使殘余奧氏體富碳，降低了鋼的Ms點，從而提高了殘余奧氏體的穩(wěn)定性，冷卻至室溫時獲得了較多的殘余奧氏體量。經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理所得彈簧鋼的組織為回火馬氏體和少量殘余奧氏體，工藝3處理的彈簧鋼組織是回火屈氏體。

經(jīng)過3種不同熱處理工藝處理后的試驗結(jié)果表明，工藝2處理后的60Si2CrVAT彈簧鋼綜合力學性能最好，這是由于經(jīng)工藝2處理的60Si2CrVAT彈簧鋼組織中含有的馬氏體保證了其較高的強度，較多的殘余奧氏體及下貝氏體使其具有了良好的塑韌性。