彈簧鋼的熱處理

三腳貓

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彈簧鋼的特點—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(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,。

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由于彈簧經(jīng)常承受振動和長期在享變應(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,強化鐵素體和細化晶粒,有效地改善彈簧鋼的力學性能,其中Cr ,W ,Mo還能提高鋼的高溫強度。

 

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在熱狀態(tài)下成型的彈簧(直徑或厚度一般在10mm以上)

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

          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)合在一起進行的,而螺旋彈簧則大多數(shù)是在熱成型后再進行熱處理,。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化,己達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。

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 耐熱彈簧鋼的熱處理--內(nèi)燃機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,。

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    彈簧淬火時常見的缺陷及防止措施

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    (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,。

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    (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,、彈簧進入冷卻劑的溫度應(yīng)控制在Ar3以上,。4,、適當提高淬火加熱溫度,。

    (3)過熱(脆性增加)--1,、嚴格控制成型及淬火加熱溫度,。2、加強淬火時的金相檢驗,。

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

    提高彈簧質(zhì)量的措施

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    (1)形變熱處理--將鋼的變形強化與熱處理強化兩者結(jié)合起來,以進一步提高鋼的強度和韌性。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,而且還能提高強韌性,在等溫淬火后最好再進行一次回火,可提高彈性極限,回火溫度與等溫淬火溫度相同。

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    (3)彈簧的松弛處理--彈簧長時間在外力作用下工作,由于應(yīng)力松弛的結(jié)果會產(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)象更為嚴重,使彈簧的精度降低,這對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)進行松弛處理--對彈簧預(yù)先加載荷,使其變形量超過彈簧工作時可能產(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。

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    (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,。

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

    操作注意事項

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

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    (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,嚴格控制加熱溫度與時間

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

  (4)淬火后要盡快回火,加熱要盡量均勺,�,；鼗鸷罂炖淠芊乐够鼗鸫嘈院驮斐杀砻鎵簯�(yīng)力,提高疲勞強度。

    質(zhì)量檢查

    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)表面脫碳會顯著降什彈簧的疲勞強度,應(yīng)按規(guī)定檢驗脫碳層的深度,。

    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,、腐蝕麻點和嚴重的淬火變形。

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                       (2)硬度及其均勻性符合規(guī)定,。大量生產(chǎn)時,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。

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

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(4)板簧裝配后,通常還要進行工作載荷下的永久變形以及靜載撓度試驗,。

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各種彈簧鋼的熱處理規(guī)范及硬度要求

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鋼號  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

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

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

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

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

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

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

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

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

60Si2MnA                 250             880-900      860-880油      350

 

常用彈簧鋼的等溫淬火規(guī)范

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鋼號      加熱溫度        等溫淬火溫度       等溫保持時間          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

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50CrVA      850+-10             300                          30-45                 52

60Si2MnA    87+-10              280                         30-45                  52

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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

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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

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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

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

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

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

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

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以上資料來源于<<金屬熱處理工手冊>>

 

小白菜

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leepeng123456

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

xxxbill

我正好在找這個資料啊,，感謝樓主奉獻

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

tsms123

謝謝樓主了

achun11

樓主 想問一個簡單的問題 彈簧的用的上淬火機床嗎？