弹簧的热处理.docx

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弹簧的热处理

弹簧的热处理

弹簧的热处理

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

  （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8-24h。

  （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。

  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。

  质量检查

  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                      线径小于12-15mm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          250-360            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

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    2.4    发黑后未上油,14天后出现锈斑

860C油淬,480C软氮化3h  >=100*10000      0.2            850天以上未生锈

860C油淬,510C软氮化3h  >=100*10000      0.6            850天以上未生锈

例;  压缩螺旋弹簧  50CrV  43-50HRC  外径￠31.5  线径￠3.5  总高度50

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、表面处理。