弹簧钢热处理工艺有哪些
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2015-06-13 10:18
弹簧钢热处理是钢在固态下加热到预定的温度,保持一定的时间,然后以某种冷却方式冷却下来的一种加工工艺。其工艺过程是:加热-----保温------冷却。
热处理的目的是:改变钢的内部组织结构,从而改善工件的工艺性能、使用性能,挖掘钢材的潜力,延长零件的使用寿命,提高产品质量。节约材料和能源。
1、碳钢的普通热处理工艺方法
1)钢的退火
钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上,保温一段时间,然后缓慢地随炉冷却。此时,奥氏体在高温区发生分解,从而得到比较接近平衡状态的组织。一般中碳钢(如40、45钢)经退火后消除了残余应力,组织稳定,硬度较低(HB180~220)有利于下一步进行切削加工。
2)钢的正火
钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或Accm线以上,保温一段时间,然后进行空冷。由于冷却速度稍快,与退火组织相比,组织中的珠光体量相对较多,且片层较细密,故性能有所改善,细化了晶粒,改善了组织,消除了残余应力。对低碳钢来说,正火后提高硬度可改善切削加工性,提高零件表面光洁度;对于高碳钢,则正火可消除网状渗碳体,为下一步球化退火及淬火作好组织准备。
3)钢的淬火
钢的淬火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上,保温一段时间,然后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷>V临),以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。
4)钢的回火
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钢的回火通常是把淬火钢重新加热至Ac1线以下的一定温度,经过适当时间的保温后,冷却到室温的一种热处理工艺。由于钢经淬火后得到的马氏体组织硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力,如果直接进行磨削加工则往往会出现龟裂,一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化从而失去精度,甚至开裂。因此,淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得各种不同的性能。
2015-06-13 10:16
弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧,在成型之后都需要热处理。
(1)热成型弹簧热处理工艺方法 ① 退火与正火处理:球化退火和软化退火处理,硬度在≤225HBS。 ② 淬火、回火处理:淬火处理的加热温度,一般在Ac3(或Acm) (30~50)℃。在盐浴炉中的加热系数a=0.5min/mm,空气炉中的加热系数按1.2~2min/mm。空气炉加热时应防止氧化脱碳,装炉时可以在弹簧内径内穿入杆状吊具,且水平淬火,防止螺旋式工件变形。淬火介质选择时注意合金钢使用油淬火介质,大截面可以使用水油淬火。 回火处理时尽量选用带风机的回火炉,增加回火的均匀性,大多数弹簧的硬度在45~50HRC,片簧在40~45HRC。回火温度一般在400~500℃,回火保温时间按经验公式:保温时间T(min)=30 3d(适用于弹簧丝径d=12mm以下),T(min)=30 3d(适用于弹簧丝径d=12mm以上) 回火之后一般采用水冷或又冷的快速冷却方式,防止回火脆性。③贝氏体等温处理:根据Ms点确定贝氏体等温温度,淬火介质选用硝盐,经过等温处理的弹簧疲劳寿命高。
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(2)冷成型弹簧热处理工艺方法 对于冷轧钢带、钢板、冷拉钢丝成型的弹簧,需要进行去应力处理,压扭簧的处理温度在240~280℃;拉簧的处理温度在200~300℃,保温时间约30min处理,处理之后的冷却均采用水冷。
2015-06-13 10:16
弹簧钢按其加工成型方式分为热成型和冷成型两类,由于加工方式的不同,在后续的热处理方式也不尽相同,具体如下:
1热成型弹簧的热处理
直径或板厚大于10-15mm的大型弹簧件,多用热轧盘条拉拔的钢丝或钢板制成。
加工及热处理为:先把弹簧钢丝加热到高于正常淬火温度50-80℃的条件下热卷成型,然后淬火 中温回火,获得弹性极限和疲劳强度极佳的回火索氏体。弹簧钢淬火加热应选用少氧或无氧化的设备如盐浴炉、保护气氛炉等,防止氧化脱碳。
弹簧钢热处理后还要进行喷丸处理,强化表面,产生残余压应力,提高疲劳强度。
热轧弹簧钢采用的工艺流程为:扁钢剪断——>加热压弯成形后余热淬火 中温回火 喷丸——>包装。
2冷成型弹簧的热处理
直径小于8mm的弹簧件,常用冷拔钢丝冷卷成形。冷拉钢丝制造工艺及后续热处理,主要是以下三类:
1)铅浴处理冷拉钢丝
先将钢丝连续拉拔三次,总变形量达到50%,接着加热到Ac3以上温度使其奥氏体化,随后在450-550℃的铅浴中等温处理,奥氏体转化为索氏体组织。屈服强度为1600Mpa,冷卷成形后,在200-300℃退火消除应力即可。
2)油淬火回火钢丝
钢丝拉拔到处理尺寸后,进行油淬火回火。这类钢丝的强度不如铅浴处理的钢丝,但性能均匀一致,成本较低。冷卷成形后,进行去应力处理。
3)退火状态钢丝
将钢丝拉拔到规定尺寸,再进行退火处理。软化后的钢丝冷卷成形后,需经过淬火 中温回火后才能获得所需的力学性能。
2015-06-13 10:12
弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力,即在规定的范围之内,弹性变形的能力使其承受一定的载荷,在载荷去除之后不出现永久变形。弹簧钢应具有优良的综合性能,如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。为了满足上述性能要求,弹簧钢具有优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、良好的表面质量(严格控制表面缺陷和脱碳)、精确的外形和尺寸。
弹簧在冲击、振动或长期交应力下使用,所以要求弹簧钢有高的抗拉强度、弹性极限、高的疲劳强度。在工艺上要求弹簧钢有一定的淬透性、不易脱碳、表面质量好等 碳素弹簧钢即含碳量WC在0.6%-0.9%范围内的优质碳素结构钢。合金弹簧钢主要是硅锰系钢种,它们的含碳量稍低,主要靠增加硅含量Wsi提高性能;另外还有硌、钨、钒的合金弹簧钢。近年来,结合中国资源,并根据汽车、拖拉机设计新技术的要求,研制出在硅锰钢基础上加入硼、铌、钼等元素的新钢种,延长了弹簧的使用寿命,提高了弹簧质量。
一般弹簧钢可用电炉、平炉或氧气转炉生产;质量较好或具有特殊性能的优质弹簧钢,用电渣炉或真空炉炼制。弹簧钢中碳、锰、硅等主要元素的规定含量范围较窄,冶炼时必须严格控制化学成分。硅含量较高时容易形成气泡等缺陷,钢锭锻轧后冷却不当时易产生白点。因此,冶炼用的原材料必须干燥,尽量除去气体及夹杂物,而且要避免钢水过热。
弹簧钢在轧制加工中须特别注意脱碳和表面质量。钢材表面严重脱碳时,会显著降低钢的疲劳极限。对于高硅弹簧钢如70Si3MnA,应注意避免石墨化。因此,在热加工时停轧温度不应过低(≥850℃),避免在石墨化较易形成的温度范围(650~800℃)内停留时间过长。
弹簧制成后经喷丸处理能使弹簧表层产生残余压应力,以抵销表层上的部分工作应力,抑制表层裂缝的形成,这可显著提高弹簧的疲劳极限。
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