彈簧鋼的熱處理

三腳貓

8 t7 F7 W& n3 Q- }2 W+ S8 U

彈 簧 鋼fficeffice" />

! R k/ Y! d: Q

 

# P5 ~: d# z5 r: Q$ m. O

彈簧鋼的特點(diǎn)—彈簧主要在動(dòng)載荷下工作,即在沖擊、振動(dòng)的條件下,或在交變應(yīng)力作用下工作,利用彈性變形來吸收沖擊能量,起緩沖作用。

9 h' f, Y- j- J* k3 k3 n% ?2 ?& b

由于彈簧經(jīng)常承受振動(dòng)和長(zhǎng)期在享變應(yīng)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(yīng)有足夠的韌性和塑性,以防止在沖擊力作用下突然脆斷。

在工藝性論方面,彈簧鋼應(yīng)具有較好的淬透性和低的過熱,、脫碳敏感性。降低彈簧表面粗糙度能提高疲勞壽命,。

為了獲得所需的性能,彈簧鋼必須具有較高的含碳量,。碳素彈簧鋼的含碳量在0.6-0.9％之間,由于碳素彈簧鋼的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超過10-15mm的彈簧。對(duì)于截面尺寸較大的彈簧,必須采用合金彈簧鋼,。合金彈簧鋼碳含量在0.45-0.75％之間,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等,。它們的主要作用是提高淬透性和回火穩(wěn)定性,強(qiáng)化鐵素體和細(xì)化晶粒,有效地改善彈簧鋼的力學(xué)性能,其中Cr ,W ,Mo還能提高鋼的高溫強(qiáng)度。

+ u" i5 h; O6 p

 

& N( T4 a; E3 b

在熱狀態(tài)下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以上)

. A! `! Y% r* W

           在冷狀態(tài)下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以下)

8 h/ f/ o" I7 w- u) `

          熱成型彈簧的熱處理工藝--用這種方法成型彈簧多數(shù)是將熱成型和熱處理結(jié)合在一起進(jìn)行的,而螺旋彈簧則大多數(shù)是在熱成型后再進(jìn)行熱處理,。這種彈簧鋼的熱處理方式是淬火+中溫回火,熱處理后組織為回火托氏體,。這種組織的彈性極限和屈服極限高,并有一定的韌性。

         冷成型彈簧的熱處理工藝--對(duì)于用冷軋鋼板,、鋼帶或冷拉鋼絲制成的彈簧,由于冷塑性變形使材料強(qiáng)化,己達(dá)到彈簧所要求的性能,。故彈簧成型后只需在250C左右范圍內(nèi),保溫30min左右的去應(yīng)力處理,以消除冷成型彈簧的門應(yīng)力,并使彈簧定型即可,。

9 E C9 d" l3 u) X( T+ {

 耐熱彈簧鋼的熱處理--內(nèi)燃機(jī)的氣閥彈簧是在較高溫度下工作,有的還存在腐蝕性氣氛,因此必須選用特殊的彈簧鋼和合適的熱處理規(guī)范。

. @& q6 b9 Q ]" f, s" E

 

* e1 V( T! Q L8 _

    彈簧淬火時(shí)常見的缺陷及防止措施

* V2 y, ^( H- }! f* I5 _2 G; Z/ c

    (1)脫碳(降低使用壽命)--1,、采用鹽浴爐或拄制氣氛加熱爐加熱。2,、采用快速加熱工藝,。

7 c3 V- I1 C; a" X# l8 Z

    (2)淬火后硬度不足,非馬氏體數(shù)量較多,心部出現(xiàn)鐵素體(產(chǎn)全殘余變形,降低使用壽命)--1、選用淬透性較好的材料,。2,、改善淬火冷卻劑的冷卻能力。3,、彈簧進(jìn)入冷卻劑的溫度應(yīng)控制在Ar3以上,。4、適當(dāng)提高淬火加熱溫度,。

6 W+ c% s+ A* H6 i' S) b

    (3)過熱(脆性增加)--1,、嚴(yán)格控制成型及淬火加熱溫度。2,、加強(qiáng)淬火時(shí)的金相檢驗(yàn),。

1 u( ^6 E$ x+ p% z0 j/ G# h1 ~* ?, U$ z

    (4)開裂(脆性增加,嚴(yán)重降低使用壽命)--1、控制淬火加熱溫度,。2,、淬火時(shí)冷到250-300C時(shí),取出空冷。3,、及時(shí)回火

" L0 r/ S' z. ?+ c1 y7 f

    提高彈簧質(zhì)量的措施

( O* o* y e$ _5 S" U

    (1)形變熱處理--將鋼的變形強(qiáng)化與熱處理強(qiáng)化兩者結(jié)合起來,以進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度和韌性,。形變熱處理有高、中,、低溫之分,。高溫形變熱處理是在穩(wěn)遠(yuǎn)的奧氏體狀態(tài)下產(chǎn)生形變后立即淬火,也可與鍛造或熱軋結(jié)合起來,即熱成型后立即淬火。形變熱處理己應(yīng)用于汽車板簧生產(chǎn)中,。(60Si2Mn)

    (2)彈簧的等溫淬火--對(duì)于直徑較小或透透性足夠的彈簧可采用等溫淬火,它不僅能減少變形,而且還能提高強(qiáng)韌性,在等溫淬火后最好再進(jìn)行一次回火,可提高彈性極限,回火溫度與等溫淬火溫度相同,。

' a8 \, N: Z+ @

    (3)彈簧的松弛處理--彈簧長(zhǎng)時(shí)間在外力作用下工作,由于應(yīng)力松弛的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生微量的永久(塑性)變形,特別是高溫工作的彈簧,在高溫下應(yīng)力松弛現(xiàn)象更為嚴(yán)重,使彈簧的精度降低,這對(duì)于一般精密彈簧是不允許的。因此,這類彈簧在淬火,回火后應(yīng)進(jìn)行松弛處理--對(duì)彈簧預(yù)先加載荷,使其變形量超過彈簧工作時(shí)可能產(chǎn)生的變形量,。然后在高于工作溫度20C的條件下加熱,保溫8-24h,。

; N& O$ S3 @6 V

    (4)低溫碳氮共滲--采用回火與低溫碳氮共滲(軟氮化)相結(jié)合的工藝,能顯著提高彈簧的疲勞壽命及耐蝕性,此工藝多用于卷簧。

9 S8 X# K! H0 Y- w5 d

(5)噴丸處理--劃痕,、折疊,、氧化脫碳等表面缺陷往往會(huì)成為彈簧工作時(shí)應(yīng)力集中的地方和疲勞斷裂源。若用細(xì)小的鋼丸高速噴打彈簧表面,不僅改善彈簧表面質(zhì)量,提高表面強(qiáng)度,并使表面處于壓應(yīng)力狀態(tài),從而提高彈簧疲勞強(qiáng)度和使用壽命,。

* g8 v/ Q6 h& \) j O2 I. }

    操作注意事項(xiàng)

    (1)熱處理前檢查表面是否有脫碳,、裂紋等缺陷,。這些表面缺陷將嚴(yán)重地降低彈簧的疲勞極限。

    (2)淬火加熱應(yīng)特別注意防止過熱和脫碳,做好鹽浴脫氧,控制爐氣氣氛,嚴(yán)格控制加熱溫度與時(shí)間

6 ~( t) W% x5 i: B, Y l

    (3)為減少變形,彈簧在加熱時(shí)的裝爐方式,夾具形式和冷卻時(shí)淬入冷卻方法,。

  (4)淬火后要盡快回火,加熱要盡量均勺,。回火后快冷能防止回火脆性和造成表面壓應(yīng)力,提高疲勞強(qiáng)度,。

+ b+ ~1 I) U( ^

    質(zhì)量檢查

# u/ S6 d- c0 M5 G7 N, }

    熱處理前--(1)鋼材的軋制表面往往就是制成彈簧后的表面,故不應(yīng)有裂紋,、折疊、斑疤,、發(fā)紋,、氣泡、夾層和壓入的氧化皮等,。

                       (2)表面脫碳會(huì)顯著降什彈簧的疲勞強(qiáng)度,應(yīng)按規(guī)定檢驗(yàn)脫碳層的深度,。

0 |- f, S: ]% H) G

    熱處理后--(1)肉眼或低倍放大鏡觀察彈簧表的不應(yīng)有裂紋、腐蝕麻點(diǎn)和嚴(yán)重的淬火變形,。

                       (2)硬度及其均勻性符合規(guī)定,。大量生產(chǎn)時(shí),允許用銼刀抽檢硬度,但必須注意銼痕位置應(yīng)不影響彈簧的最后精度。

' u( N' C# |0 I9 L @6 ^

                       (3)金相組織應(yīng)是托氏體或托氏體和索氏體的混合組織,。

) D5 F3 d& n* V" E

(4)板簧裝配后,通常還要進(jìn)行工作載荷下的永久變形以及靜載撓度試驗(yàn),。

O& Z8 z d$ z, \" d i

 

1 x! }2 @3 Q5 R2 c: a4 Z9 e

各種彈簧鋼的熱處理規(guī)范及硬度要求

鋼號(hào)  淬火溫度  淬火介質(zhì) 硬度要求 回火溫度 冷卻介質(zhì)  硬度要求   應(yīng)用范圍

65        780-830    水或油          400-600                                  線徑小于12-15mm的螺旋彈簧、彈簧墊圈

5 r8 u) Y# ]5 f3 n8 H2 v- V

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     截面較大和較重要的板簧片及螺旋彈簧

r( d) N; P( b$ B( l

50CrV  850-870        油               >58     370-420                    45-52     300C以下工作的高溫彈簧

" l6 Q8 e* s5 j2 ~1 t1 d2 L

60Si2MnA  860-880  油              >60     500-520       水           HB363-444   厚度8-12mm的板簧片

 

$ R% H+ Z9 G6 Z( U$ M& q

耐熱彈簧鋼的材料選用和最高使用溫度的熱處理規(guī)范 

 鋼號(hào)            最高使用溫度   熱成型(度)    淬火溫度   回火溫度

i. e) l3 \5 z+ K1 I, p3 q

50CrVA                    300          880-900      850-870油   430-500

# @" Y0 g# S' u" ]' Q. ?3 {: P

4Cr13                       400          850-1050     980-1050空冷 540-560

冷拉18-8型不銹鋼絲  400        冷卷                 去應(yīng)力回火400C,15-60min

W18Cr4V                 600          1000-1200   1280-1290油或空冷  700

+ }. F; c8 I: @8 U4 z% G

60Si2MnA                 250             880-900      860-880油      350

 

常用彈簧鋼的等溫淬火規(guī)范

8 Q# [' M! M) l4 u9 {2 i$ W

鋼號(hào)      加熱溫度        等溫淬火溫度       等溫保持時(shí)間          硬度HRC

: T8 P+ m2 `' B, K

T10A       800+-10                250-360                  10-30                  40-53

* S0 i: b0 P+ a1 u( ]# X5 L

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鋼氣閥彈簧低溫碳氮共滲(軟氮化)與普通熱處理后疲勞性能比較

熱處理工藝          斷裂應(yīng)變周次  斷裂后殘余變形(mm)   室內(nèi)耐大氣腐蝕試驗(yàn)

860C油淬,420C回火1h    1.78*10000     2.4       發(fā)黑后未上油,14天后出現(xiàn)銹斑

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

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

 

例;  壓縮螺旋彈簧   50CrV   43-50HRC   外徑￠31.5   線徑￠3.5    總高度50

6 Y8 I# a$ r* ~

工藝流程 ;  冷卷—定型處理—切斷修正—淬火—矯正回火—檢驗(yàn)修正—最后回火—檢驗(yàn),、噴砂,、表面處理。

 

5 ^2 A: a# @9 H

 

以上資料來源于<<金屬熱處理工手冊(cè)>>

 

小白菜

good

leepeng123456

我的工作與機(jī)械行業(yè)密切相關(guān),但是相關(guān)技術(shù)知識(shí)幾乎空白,謝謝樓主的無(wú)私奉獻(xiàn)

xxxbill

我正好在找這個(gè)資料啊，感謝樓主奉獻(xiàn)

hc1319

謝謝樓主了

液壓菜鳥LSD

還是樓主有愛心,，兩種版本都給提供了,。{:soso_e179:}

路人丙

正需要呢，謝謝樓主呢

luhaidong818

很詳細(xì)

tsms123

謝謝樓主了

achun11

樓主 想問一個(gè)簡(jiǎn)單的問題 彈簧的用的上淬火機(jī)床嗎,？