[發明專利]一種合金彈簧鋼的熱處理工藝

在審

• 申請號: 202010500127.5
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111593190A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 趙小軍;谷杰;黃飛
• 申請（專利權）人: 江蘇聯峰實業有限公司
• 主分類號: C21D9/02
• 分類號: C21D9/02;C21D1/18;C21D1/32;C21D6/00;C21D7/06
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 屠志煒

本發明提供了一種合金彈簧鋼的熱處理工藝，包括對鋼坯進行預熱、加熱、等溫球化退火、淬火、冷卻、中溫回火、兩次噴丸處理和加工檢驗，通過控制等溫球化退火的溫度在650～700℃，退火時間在2～3h，避免出現部分碳化物未能充分球化的現象，降低彈簧鋼的硬度至32～48HRC，改善后續熱處理中容易產生變形或開裂的問題，降低相應的抗拉強度至1810～1930MPa，使用應力幅度比傳統工藝制成的彈簧鋼提高10～15％，使其具有更高的延展性和韌性；通過控制淬火的溫度來降低淬火應力，減小形變，以獲得較高屈強比和良好的綜合力學性能，通過控制冷卻方式以及采用兩次噴丸處理，強化彈簧鋼的表面，改善了彈簧鋼的表面質量并在表面產生殘留壓應力，提高了彈簧鋼的疲勞強度和使用壽命。

技術領域

本發明涉及熱處理技術領域，特別涉及一種合金彈簧鋼的熱處理工藝。

背景技術

彈簧鋼在現代工業設備、機械零件、汽車、發動機、鐵路等行業當中應用非常廣泛。彈簧主要在動載荷下工作,即在沖擊、振動的條件下，或在交變應力作用下工作,利用彈性變形來吸收沖擊能量,起緩沖作用。由于彈簧經常承受振動和長期在相變應力作用下工作，主要是疲勞破壞，故彈簧鋼必須具有高的彈性極限和高疲勞極限。此外，還應有足夠的韌性和塑性，以防止在沖擊力作用下突然脆斷。隨著我國工業能力的增強，工業設備向著載荷量大、運行速度高的方向發展，機械零件承受的載荷也就越來越大，動作頻率也更頻繁。這些現實的使用需求，要求彈簧鋼零件應當具有優良的綜合性能、力學性能、抗彈性減退性能、抗疲勞性能、淬透性、物化性能。同時，從節能角度和經濟性角度出發，又要求設備的重量較輕。目前，國內外彈簧鋼的研究主要致力于提高彈簧鋼的強度水平和使用壽命。

根據GB/T 13304標準，我國的彈簧鋼分為非合金彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類，其中合金彈簧鋼的基本組成系列有硅錳彈簧鋼、硅鉻彈簧鋼、鉻錳彈簧鋼、鉻釩彈簧鋼、鎢鉻釩彈簧鋼等。50CrVA作為一種優質的合金彈簧鋼，具有良好的力學性能和工藝性能，淬透性較高，加入釩使鋼的晶粒細化，降低過熱敏感性，提高了強度和韌性，具有高的疲勞強度，屈服比也較高，用作較大截面的高負荷重要彈簧及工作溫度300℃的閥門彈簧、活塞彈簧、安全閥彈簧。但其在球化退火時會發生彌散強化現象，過冷奧氏體未能充分球化，從而產生上貝氏體組織，上貝氏體組織硬度高，不利于后續的加工，同時彈簧鋼表面局部應力集中，會導致微裂紋的出現，引起早期破壞，降低了彈簧鋼的使用壽命，影響產品性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種合金彈簧鋼的熱處理工藝，用以降低彈簧鋼坯表面硬度，改善表面局部應力集中、容易出現微裂紋的問題，提高了彈簧鋼的疲勞強度和使用壽命。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種合金彈簧鋼的熱處理工藝，包括以下步驟：

(1)預熱：在加熱爐中預熱鋼坯至670～750℃并保溫；

(2)加熱：加熱鋼坯至800～840℃并保溫；

(3)等溫球化退火：隨爐冷卻至650～700℃后進行等溫球化退火；

(4)淬火：等溫球化退火后，升溫至830～870℃進行淬火并保溫；

(5)冷卻：保溫后油冷鋼坯至100～150℃，取出鋼坯并對其清洗；

(6)中溫回火：將清洗后的鋼坯放入回火爐中，加熱鋼坯至400～500℃回火并保溫，出爐室溫下空冷；

(7)兩次噴丸處理；

(8)加工檢驗后最終制得合金彈簧鋼。

進一步，所述步驟(1)中合金彈簧鋼坯為50CrVA。

進一步，所述步驟(1)中預熱鋼坯保溫時間為20～40min。