弹簧淬火及回火.doc

弹簧的淬火和回火1.弹簧的淬火 淬火就是把钢加热到临界温度Ac，或Ac：以上保温一定时间，使其奥氏体化，再以大于临界冷却速度急剧冷却，从而获得马氏体组织的热处理方法。 对于一般热卷螺旋弹簧、热弯板簧以及热冲压的碟形弹簧，最好是在热成形之后，利用其余热立即淬火。这样可以省去一次加热，减少弹簧的氧化脱碳程度，既经济又改善了弹簧的表面质量。例如60Si2MnA钢板弹簧目前采用的热处理工艺是在900925C弯片之后，在850880入油淬火。若受条件限制，也可在成形之后重新加热淬火。 冷成形的弹簧剩余应力较大，在淬火加热时，由于剩余应力的释放，变形较大。为了保证弹簧尺寸精度，可在淬火之前加一次去应力退火处理，这样可以减轻淬火加热变形程度。弹簧的淬火温度可根据弹簧材料的临界温度而定。淬火后弹簧材料的金相组织中，应无自由铁素体和渗碳体，以免导致不均匀变形或疲劳强度的下降。淬火加热时，应尽量防止氧化和脱碳。为了保证弹簧的质量，在弹簧钢材的技术标准和各种金属弹簧的制造与验收技术条件中，对脱碳层的深度都有明确规定。 目前，大型弹簧成形加热和淬火加热，多采用火焰炉或电炉。为了防止或减轻表面氧化和脱碳，得到较高的表面质量，最好采用可控制气氛的加热炉，或使炉中气氛略带还原性，并采用高温快速加热的方法。对中小弹簧，可用脱氧良好的盐浴炉进行淬火加热。 弹簧淬火宜在油中冷却，以避免变形和开裂。用尺寸较大的碳钢材料制造的弹簧，当要求不高时可用水冷。 为了减小变形量，除了采用正确的加热和冷却方法外，有时还采用专用淬火夹具进行成形淬火，例如板簧在弯板机上淬火，中、小型螺旋弹簧装在心轴上或专用夹具上进行加热和冷却。 2弹簧的等温淬火 主要应用在要求热处理变形小和希望获得良好的塑性和韧性的情况。 等温淬火就是将弹簧加热到该钢种的淬火温度，保温一定时间，以获得均匀的奥氏体组织，然后淬入Ms点以上2050C的熔盐中，等温足够的时间，使过冷奥氏体基本上完全转变成贝氏体组织，再将弹簧取出，在空气中冷却。这种处理比普通淬火、回火处理的材料具有更高的延展性和韧性，而且弹簧极少变形或开裂。如果在等温淬火后再加一次略高于等温淬火温度的回火，则弹性极限和冲击韧性还能有所提高，而强度并没有大的变化。 等温淬火时，盐浴的温度是根据弹簧所要求的力学性能决定的，必须严格控制。通常是稍高于该钢种的Ms点，获得下贝氏体组织。如温度偏高，得上贝氏体组织，其硬度较前者低；如温度过低，虽能提高弹性极限，但塑性、韧性较差，以致失去等温淬火的优越性。 弹簧的等温淬火规范，即等温淬火温度和等温淬火保温时间，必须按照该钢号的等温转变曲线图确定。表l为几种常用弹簧钢的等温淬火规范。表1 几种常用弹簧钢的等温淬火规范牌 号等 温 淬 火 规 范硬度HRC加热温度等温淬火温度等温淬火保温时间min65820103203401520464865Mn82102703203401515205254464860Si2MnA87010290305265Si2MnWA8701026060555750CrVA850103003052表2为几种弹簧材料等温淬火与普通淬火、回火工艺的力学性能对比表。表2 等温淬火与普通淬火、回火工艺的力学性能比较钢号热处理工艺硬度HRC抗拉强度bMPa屈服点sMPa伸长率()断面收缩率()冲击韧度K(Jcm)50CrVA900油淬+380回火900+300等温30mill485l1750195016401910484460Si2MnA860油淬+440回火860+290等温30min860十290等温30 min +290回火60min47170020901970150017501850111112546405034494965Si2MnWA850油淬+460回火860十280等温60min5054190021001790198095633403弹簧的回火 将淬火后的弹簧重新加热到低于Ac1的某一选定温度，并保温一定时间，然后以适宜的冷却速度冷却的工艺方法，叫做回火。回火的目的是：获得所需要的力学性能，稳定弹簧的组织和尺寸以及消除内应力。 各类弹簧经淬火、回火后的硬度为：一般螺旋弹簧HRC4550；工作应力较高的弹簧(如喷油器调压弹簧)HRC4752；钢板弹簧HRC4247或HRC4550；碟形弹簧HRC4550。 对于淬火后变形的弹簧，可根据相变超塑性的原理(即钢由一种组织转变为另一种组织时，具有很大的塑性变形能力)，在回火时，装上限形夹具，使变形在回火过程中得到回复和矫正。 对于硅铬弹簧钢和铬锰弹簧钢等回火脆性较大的钢种，回火后应立即在油中冷却或水中冷却。 回火的保温时间与弹簧材料的直径或厚度有关。表3所列为不同规格的硅锰和铬钒弹簧钢回火时(硝盐炉)的保温时间，供参考。表3 硅锰和铬钒弹簧钢在回火温度为400520C时的保温时间材料直径mm101015152020252542保温时间rain25303035404550607090回火是对弹簧使用性能有显著影响的热处理工序。一般说来弹簧钢的弹性极限在回火温度为350450C时出现最大值；而疲劳极限出现最大值的回火温度为450500左右。此外，回火温度较高时，钢的塑性及韧性得到改善，对缺口(及裂纹)的敏感性及过载损伤的倾向性也相应减小。 弹簧淬火后应尽快进行回火，以避免由于内应力过大而产生裂纹，淬火与回火之间的时间间隔一般不超过24h。