弹簧钢热处理工艺方法
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SK5弹簧钢薄带的工艺及热处理研究摘要:回火通常可分为三种,即低温回火、中温回火和高温回火,三种回火温度、回火后组织及其性能、主要适用对象如下表所示。
一般弹簧钢的热处理工艺是淬火+中温回火处理,可以获得回火屈氏体,在保证获得良好的弹性极限基础上,还具有良好的韧性和塑性,如85钢,其规范的回火工艺是380℃~440℃。
回火保温时间的选择应尽量保证工件各部分温度均匀,同时保证组织转变充分,并尽可能降低或消除内应力。
回火过程一般在最初0.5h内硬度变化很剧烈,超过2h后,硬度变化很小,因此,一般弹簧钢回火时间均为1~2h。
[1]将淬火后的试样分别在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃下进行回火处理,比对金相进行分析;测量硬度值;进行拉伸试验,记录断面收缩率、拉伸率、最大拉伸力等数据;进行试验,记录最大力、最大弯曲强度、弯曲弹性模量等数据。
相关研究发现,抗拉强度与硬度随着回火温度的上升而下降,不同温度阶段的下降趋势不同;断面收缩率在不同的温度范围里有不同的变化趋势。
弹簧钢最重要的性能要求是良好的弹性极限和硬度,通常硬度很高时,断面收缩率会较低,此时的回火温度并不合适,应该选取回火时强度和韧性都较好的回火温度。
关键词:SK5弹簧;热处理;回火温度引言弹簧在生产中的主要功能是吸收冲击能量及缓和振动。
弹簧钢在工业设备、机械零件、铁路、汽车、发动机等行业当中应用非常广泛。
[1]随着我国现代工业能力的增强、汽车、铁路工业稳步发展,工业设备向着载荷量大、运行速度高的方向发展,机械零件承受这越来越高的载荷和频率。
这些现实的需求,要求弹簧钢具备良好的力学性能(高弹性极限σE、屈服极限σs和屈强比σ0.2/σb)、极佳的抗疲劳性能、淬透性,以及优异的物理和化学性能(耐热性、耐腐蚀性、抗氧化性等)。
目前,国内外弹簧钢的研究集中在提升弹簧钢的强度和使用寿命上,主要研究合金成分、组织形态、生产工艺、热处理等问题[2]。
50Si 2Mn 弹簧钢的热办理工艺目录1选材论证1.1 弹簧刚定义1.2 弹簧钢分类1.3 截面硬度分部曲线2资料选择2.1 给定条件2.2 技术要求2.3 资料的选择2.4 资料合金元素的解析3设计说明书3.1 工艺流程3.2 原资料检验3.3 预备热办理3.4 淬火加中温回火4.5 去应力退火4.6 交验4.7 工装图4技术文件4.1 真空炉设备的简介及操作规程4.2 工艺守则4.3 金相组织检验规程4.4 常用炉型的选择5参照文件大纲通用合金弹簧钢是用途最广、最重要的弹簧资料.解析了标准合金弹簧钢的合金化特色及常用合金系列. 标准合金弹簧钢使用的合金元素不够广泛 ,合金系列比较简单 , 未能充分利用多元合金化的效应 .解析和研究了弹簧钢合金化的最新发展趋势 .其特色是在更广泛和深入地研究合金元素作用、合金系列及合金化理论的基础上, 扩大了合金元素的使用范围,特别是使用了很多以前不曾用过的微量合金元素,发展了大量多元( 甚至七元或更多)合金系列 ,充分利用合金元素的复合合金化成效,明显改进了弹簧钢的性能要点词:弹簧合金钢热办理1选材论证1.1 弹簧钢定义:弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而特地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,即在规定的范围以内,弹性变形的能力使其承受必定的载荷,在载荷去除以后不出现永久变形。
弹簧钢应拥有优异的综合性能,如力学性能 (特别是弹性极限、弹性极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗废弛性能)、疲惫性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐化等)。
为了满足上述性能要求,弹簧钢拥有优异的冶金质量 (高的纯真度和均匀性 )、优异的表面质量 (严格控制表面缺点和脱碳 )、精确的外形和尺寸。
依据 GB/T 13304《钢分类》标准,依照基天性能及使用特色一,弹簧钢属于机械构造用钢;依照质量等级,属于特别质量钢,即在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的钢。
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900—925C弯片之后,在850~880℃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20~50C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。
合金弹簧钢的热处理————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ合金弹簧钢的热处理我要打印 IE收藏放入公文包文章来源:斯普弹簧信息网添加人:lina 添加时间:2007-9-14 14:34:18当弹簧材料的截面较大或使用条件较苛刻时,碳素钢已不能满足使用要求,这类弹簧必须使用合金弹簧钢制造。
在合金弹簧钢中由于添加了合金元素,不仅使淬透性增加,而且具有碳素钢所没有的宝贵性能。
下面介绍常用合金弹簧钢的热处理规范。
1.硅锰钢的热处理由于我国硅锰合金元素资源丰富,硅锰钢是弹簧钢应用广泛的材料之一。
这类钢材具有成本低,淬透性好,抗拉强度、屈服点、弹性极限高,回火稳定性好等优点。
但硅锰钢为本质粗晶粒钢,过热敏感、脱碳倾向大、易产生石墨化,所以在热处理时淬火温度不宜过高、保温时间不宜过长,以防止晶粒粗大和脱碳。
常用硅锰弹簧钢的热处理工艺及力学性能见表4—9和表4—10。
表1 常用硅锰钢热处理工艺规范及力学性能材料淬火温度/℃冷却剂硬度HRC回火温度/℃硬度HRC抗拉强度σb/MPa屈服点σs/MPa断面收缩率ψ(%)伸长率δ(%)55Si2Mn60Si2Mn60Si2MnA70Si3MnA 860~880850~870850~870850~870油油油油>58>60>60>624404404404304748485213401680168018101180147014701620>404444201011115表2 不同回火温度下的硬度值温度/℃材料200 250 300 350 400 450 500 550硬度HRC55Si2Mn60Si2Mn60Si2MnA70Si3MnA5658596255575860545657585254545650515254434546514040414537383941①试件d=8mm,硝盐炉,保温60min,HRC~2。
60Si2Mn 钢是一种中碳锰硅弹簧钢,其热处理工艺对于钢材的性能和使用寿命具有重要影响。
本文将从以下几个方面探讨60Si2Mn 钢的热处理工艺。
1. 材料特性60Si2Mn 钢具有较高的强度和硬度,同时具有良好的韧性和延展性。
由于含有适量的锰和硅元素,使得该钢具有良好的强度和耐磨性。
对于60Si2Mn 钢的热处理工艺需要充分考虑其材料特性,以使得钢材在使用过程中能够发挥出最佳的性能。
2. 热处理工艺热处理工艺是指通过加热和冷却等方式对材料进行调质、回火等处理,以改善材料的组织结构和性能。
对于60Si2Mn 钢,常用的热处理工艺包括正火、淬火和回火等。
正火能够提高60Si2Mn 钢的硬度和强度,但可能会降低其韧性;淬火则能够大幅增加钢的硬度,但也容易造成脆性增加;回火则能够改善钢的韧性和延展性,但会降低其硬度。
选择合适的热处理工艺对于60Si2Mn 钢至关重要。
3. 热处理参数在进行热处理时,需要考虑的重要参数包括加热温度、保温时间和冷却速度等。
对于60Si2Mn 钢,加热温度的选择要根据钢材的具体组织结构和性能要求进行合理调整;保温时间需要足够,以使得钢材的组织结构得以均匀调整;冷却速度则直接影响到钢材的硬度和韧性等性能。
4. 工艺优化在进行60Si2Mn 钢的热处理工艺时,需要充分考虑各种因素,进行工艺的优化。
可以通过合理设计加热炉和控制回火温度曲线等方式,使得钢材的热处理过程更加稳定和可控,从而获得最佳的性能和使用寿命。
5. 热处理后的性能测试在完成60Si2Mn 钢的热处理工艺后,需要进行各种性能测试,以验证钢材的性能是否符合要求。
可以进行硬度测试、冲击韧性测试和金相组织观察等,以评估钢材经过热处理后的性能表现。
60Si2Mn 钢的热处理工艺对于钢材的性能和使用寿命具有重要影响。
需要考虑材料特性、热处理工艺、热处理参数、工艺优化和性能测试等因素,以使得钢材在使用过程中能够发挥出最佳的性能。
1.奥氏体不锈弹簧钢的热处理(1)固溶处理(2)稳定回火处理2.马氏体不锈弹簧钢的热处理(1)马氏体不锈弹簧钢的预备热处理马氏体不锈弹簧钢属于马氏体相变强化钢马氏体不锈弹簧钢的预备热处理工艺(2)马氏体不锈弹簧钢的淬火、回火处理马氏体不锈弹簧钢制成弹簧后的最终热处理是淬火、回火。
1.均匀且美观的表面状态。
2.良好的成形性,均匀的弹性。
3.高塑性,抗疲劳强度,耐热耐腐蚀性能佳。
4.材料表面状态由用户选择:裸线、镀镍弹簧线、镀树脂弹簧线,不锈钢弹簧出厂又分为亮面、雾面、半亮面。
客户可根据产品精密美观程度的要求进行选择。
5.无论是无磁性或弱磁性的不锈钢弹簧。
均可广泛使用于电子,家电,工业,民用等产品。
编辑本段不锈钢弹簧的抛光第一步给不锈钢弹簧去油污、去氧化皮有两种使用方法:1.把不锈钢弹簧浸入放有用清水稀释的金属清洗剂A(清洗剂A与清水稀释配比为1:1或1:2左右)的塑料容器中,时间以弹簧表面无油污、无氧化皮恢复金属本色为宜,浸泡时间不宜过长,取出用清水洗净。
这样不锈钢弹簧表面就有亚光效果。
2.在超声波设备中清洗剂与清水的配比为1:30左右,时间以弹簧表面无油污、无氧化皮恢复金属本色为宜,取出用清水洗净,这样不锈钢弹簧表面就能达到亚光效果。
以上两种方法,可适用于精密度高的弹簧。
3.清洗剂A放入有粗磨料、弹簧的振动光饰机中或六角滚筒中(弹簧与粗磨料的体积比最佳为1:3,清洗剂用量为弹簧重量的1%--2%)研磨抛光以后用清水洗净,弹簧表面的划痕就没有了,提高了弹簧表面的光洁度。
但精密度高易缠绕的弹簧不宜用此法。
第二步给不锈钢弹簧上光:把光亮剂B放入有粗磨料的振动光饰机或六角滚筒内(弹簧与精磨料的体积比为1:3,光亮剂B的用量为弹簧重量的1%--2%左右,时间越长越亮)抛光后,取出用清水洗净晾干即可,这样不锈钢弹簧表面如镀镍一般光亮照人,永不褪色。
编辑本段不锈钢化学抛光化学抛光是不锈钢[3]常用的表面处理工艺,与电化学抛光工艺相比,其最大不锈钢抛光制品优点是不需要直流电源和特殊夹具,可以抛光形状复杂的零件,生产率很高。
50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺目录1 选材论证1.1弹簧刚定义1.2弹簧钢分类1.3截面硬度分部曲线2 材料选择2.1给定条件2.2技术要求2.3材料的选择2.4材料合金元素的分析3 设计说明书3.1工艺流程3.2原材料检验3.3预备热处理3.4淬火加中温回火4.5去应力退火4.6交验4.7工装图4 技术文件4.1真空炉设备的简介及操作规程4.2工艺守则4.3金相组织检验规程4.4 常用炉型的选择5 参考文献摘要通用合金弹簧钢是用途最广、最重要的弹簧材料.分析了标准合金弹簧钢的合金化特点及常用合金系列.标准合金弹簧钢使用的合金元素不够广泛,合金系列比较简单,未能充分利用多元合金化的效应.分析和研究了弹簧钢合金化的最新发展趋势.其特点是在更广泛和深入地研究合金元素作用、合金系列及合金化理论的基础上,扩大了合金元素的使用范围,特别是使用了很多以前未曾用过的微量合金元素,发展了大量多元(甚至七元或更多)合金系列,充分利用合金元素的复合合金化效果,明显改善了弹簧钢的性能关键词:弹簧合金钢热处理1选材论证1.1弹簧钢定义: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、弹性极限、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。
根据GB/T 13304《钢分类》标准,按照基本性能及使用特性一,弹簧钢属于机械结构用钢;按照质量等级,属于特殊质量钢,即在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的钢。
按照我国习惯,弹簧钢属于特殊钢,制作弹簧钢的时候技术要求比较高,技术的过硬直接决定品质的高低1.2弹簧钢分类1.2.1按照化学成分分类根据GB/T 13304 标准,弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢。
弹簧钢65碳钢制定热处理工艺流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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减震器套管卷簧热处理工艺及性能研究1 绪论1.1 国内外减震器发展及现状减震器(Absorber),减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。
在经过不平路面时,虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动,但弹簧自身还会有往复运动,而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的[1]。
减震器太软,车身就会上下跳跃,减震器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。
在关于悬挂系统的改装过程中,硬的减震器要与硬的弹簧相搭配,而弹簧的硬度又与车重息息相关,因此较重的车一般采用较硬的减震器。
与引震曲轴相接的装置,用来抗衡曲轴的扭转震动(即曲轴受汽缸点火的冲击力而扭动的现象)。
世界上第一个有记载、比较简单的减震器是1897年由两个姓吉明的人发明的。
他们把橡胶减震块与叶片弹簧的端部相连,当悬架被完全压缩时,橡胶减震块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓,产生止动。
这种减震器再很多现代汽车悬架上仍有使用,但其减震效果很小。
1898年第一个适用的减震器由一个法国人特鲁芬研制成功并安装到摩托赛车上。
该车的前叉悬置于弹簧上,同时与一个摩擦阻尼件相连,以防止摩托车的震颤[2]。
1899年,美国汽车哈特福特意识到这这种阻尼件跨越应用到汽车上。
它是一幅用铰链连接在一起的杠杆,该汽车上的第一个减震器再铰链轴处装有橡胶垫,一个杠杆臂与车架连接,而另一个用螺栓与叶片弹簧连接。
螺栓安装再铰链结点,能够通过调节通过对减震器的结构进行改变摩擦阻力的大小,从而得到所需要的缓冲程度。
因此它们的设计的部件不仅仅是第一个汽车缓冲器,而且也是第一个“可调”减震器。
哈特福特把装有这种减震器的汽车弄回美国后不久,在新泽西城州的泽西城开办了一个哈特福特悬架公司。
随后该减震器与前轮螺旋弹簧一起被安装到1906年生产的布鲁舒小型轻便汽车上。
从此以后,减震器的结构发生了几种新的发展。
加布里埃尔减震器它是由固定在汽车大梁上的罩壳和装在其里面的涡旋形钢带组成,钢带通过一个弹簧保持其张力,钢带的外端与车桥轴端连接,以限制由振动引起的弹跳量。
弹簧的热处理工艺(P103)弹簧的热处理工艺,主要是根据弹簧的品种和加工状态来制定的,概括起来可分为三种类型,第一种,凡是用经过强化处理的钢丝,如碳素弹簧钢丝,琴钢丝,, 油淬火回火弹簧钢丝和钢带一冷成形工艺制作的弹簧,形成后只需进行去应力退火处理第二种,凡是用经过固溶处理和冷拉强化的奥氏体不锈钢, 沉淀硬化的不锈钢钢丝, 钢带和铜镍合金材料以冷成形工艺制作的弹簧,成形后需进行时效硬化处理.第三种,凡是用热成型和以退火材料冷卷的弹簧,均需进行淬火回火处理。
1.1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AC3或AC1以上保温一定时间,使其奥氏体化,再以大于临界了冷却速度急剧了冷却,从而获得马氏体组织的热处理方法。
对于一般热卷螺旋的弹簧,热弯板簧以及热冲压的蝶形弹簧,最好是在热成之后,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900—925℃弯片之后,在850—880℃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20—50℃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4-1为几种常用弹簧钢丝的等温淬火规范.2.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.表4-1 几种常用弹簧钢的等温淬火规范表1-8 美国弹簧标准名称和标准号(P20)。
65Mn弹簧钢热处理工艺研究摘要:针对上汽通用要求“NMT项目”中的卡簧类零件必须使用等温盐浴淬火,对65Mn弹簧钢作为卡簧的等温淬火方式热处理加工工艺研究,使其符合“NMT”项目卡簧的要求。
一. 对65Mn弹簧钢的了解1. 65Mn力学性能:如下图δs/MPa δb/Mpa δ(%) ψ(%) HRC≥785 ≥980 ≥9 ≥35 21-242. 65Mn化学成分:如下图3.65Mn的临界点二. 弹簧钢作为卡环质量要求:1. 材料:65Mn弹簧压扁钢丝绕制而成。
2. 硬度:48-52HRC。
3. 弹性要求:用专用检具A端塞入3次后,卡簧和塞规B端卡成直角,卡簧在自重下不滑落,间隙C=0.2MAX三. 怎样做才能达到要求:1、材料的选取:碳素弹簧钢65Mn满足其要求2、热处理设备:2. 热处理工艺:首先65Mn的等温转变曲线于下图所示:2-1:对65Mn的淬火处理:2-1-1:温度的选择:由于65Mn弹簧钢的含碳量为0.63%,属于亚共析钢。
对于淬火加热温度的选取,由于A3临界温度为740℃,而亚共析钢的淬火加热温度为t=A3+30~70℃,当选择840℃时,会使钢的氧化脱碳严重奥氏体晶体粗化,淬火后马氏体晶粒粗化,从而降低了钢的硬度,脆性增加。
而当选择820℃以下是还有少部分铁素体没有熔化。
所以经过综合考虑选择830℃最为合适。
2-1-2:淬火冷却介质的选择:盐浴炉中加热4~5分钟。
2-1-3:对等温温度的选择:由于是等温淬火,所以对等温温度的选择应该高于Ms,即温度>270℃,通过查找资料得出高于280℃时,其有关力学性能出现下降情况,所以我认为去280℃比较合适。
总结:经过上述工艺的选择加工,将奥氏体化的样品放入硝盐介质中等温7~10分钟,然后取出空冷.经过加工后的样品力学性能如下图注:抗弯强度与挠度可以分别反映强度和塑性,且成正相关。
由图可知力学性能提高,但硬度不满足卡簧的要求。
弹簧的热处理(一)来源:每天学点热处理弹簧及弹性元件,是量大面广的基础零件,可以说是无处不在。
在动力机械、电器、仪表、武器中作为控制性元件,也是非常关键的零件。
它的基本功能是利用材料的弹性和弹簧的结构特点,在产生及恢复变形时,可以把机械功或动能转换为形变能,或者把形变能转换为动能或机械功,以达到缓冲或减振、控制运动或复位、储能或测量等目的。
所以,在各类机械设备、仪器仪表、军工产品、电器、家具、家电甚至文具、玩具中都广泛使用弹簧。
影响弹簧质量和使用寿命的因素很多,如设计、选材、生产工艺及工况条件等等。
其中,材质和热处理对弹簧的各种性能及其使用寿命有重要的甚至是决定性的影响。
本文分四个主题,分别介绍各类机械设备中常用的弹簧材料和典型弹簧的热处理,对于特殊用途的弹性材料和元件的热处理只做扼要介绍。
一、弹簧的分类、服役条件、失效方式和性能要求1 弹簧分类弹簧种类很多,可按形状、承载特点、制造方法、材料成分和不同用途进行分类。
每一类中又分为若干小类和不同规格。
GB/T1805弹簧的标准中列出了22种,弹簧行业1990年提出的内部标准《弹簧种类》中,把弹簧分为15个小类。
弹簧行业多按形状分类,在机械制造业中多按用途分类或按上述两者综合命名。
如表1 。
▼表1 弹簧的分类典型螺旋弹簧及板簧如图1所示。
▲图1 典型螺旋弹簧及板簧2 弹簧的服役条件和失效形式2.1 弹簧的服役条件和应力状态弹簧的服役条件是指它的工作环境(温度和介质)及应力状态等因素。
工作温度可分为低温(室温以下)、室温、较高温(120℃~350℃)、高温(350℃以上)几个档次。
工作环境介质有空气、水蒸气、雨水、燃烧产物、以及酸、碱水溶液等。
普通机械弹簧一般是在室温或较高工作温度、大气条件下承受载荷。
也有用于耐蚀、承受高应力等各种特殊用途的弹簧。
工作持续时间也是一个值得考虑的重要因素。
▲气门弹簧是要求最严苛的弹簧之一弹簧的载荷特性由弹簧变形时的载荷(P或T)与变形(F或)之间的关系曲线表示。
热处理及强压、立定工艺一、去应力退火采用冷卷工艺卷制的弹簧,普遍选用铅浴等温淬火冷拔钢丝(碳素弹簧钢丝、琴钢丝)和油火回火弹簧钢丝。
这些弹簧,不需淬火处理,须进行去应力退火。
通常简称回火、也称消除应力回火或去应力回火。
目的:①消除金属丝冷拔加工和弹簧冷卷成形的内应力;②稳定弹簧尺寸,未经去应力退火的弹簧在后面的工序加工中和使用过程中会产生外径增大和尺寸不稳定现象;③提高金属丝的抗拉强度和弹性极限;④利用去应力退火来控制弹簧尺寸。
注:在材料直径相同的条件下,有些材料的强度高,韧性稍差,则温度可取高一些。
拉簧与扭簧的第二次回火应比第一次低约20℃,保温时间也可缩短些。
二、圆柱螺旋拉伸弹簧初拉力的卷制与去应力退火对于拉伸弹簧,可以通过对自然扭力的调整来形成拉伸弹簧承受载荷时开卷的阻力,即所谓的初拉力,减轻工作应力。
为了获得具有较大初应力的拉伸弹簧,在卷制时,可采用多次调整扭力的特殊卷制方法。
叠绕法就是其中的一种,其绕制方法大致为:先将钢丝绕制成与所要求的螺旋方向相反的密圈弹簧,并留出一定的钢丝弯头,然后再绕制成所需要的螺旋方向和外径。
在卷制时注意控制压紧装置的角度使其形成一定的张力,这样就制成了具有较大初应力的拉伸弹簧。
螺旋拉伸弹簧去应力退火温度和保温时间对弹簧的初拉力有很大的影响,温度低、时间短,则保留的初拉力大;反之则保留的初拉力小。
图3-10是退温度与初拉力之间关系的实验值。
一般可在200-300℃的范围内选取,保温20-30分。
如需保留较大的初拉力,温度可低至180℃。
应指出的是初拉力应以卷簧力主,去应力退火温度只起到辅助作用。
注:经抛丸处理后的弹簧的去应力退火温度一般在180-220℃,保温时间为20-30分。
不得高于250℃回火。
如用回火的方法来调整尺寸时,其温度应比一般介绍温度高20℃左右。
三、弹簧热处理:弹簧成型后,必须进行均匀的热处理,即淬火、回火处理,淬火次数不得超过二次,回火次数不限。
弹簧钢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。
故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。
耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。
弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施:(1)脱碳(降低使用寿命)--1、采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。
弹簧钢的热处理及性能影响弹簧钢的特点—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。
故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。
耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。
弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施:(1)脱碳(降低使用寿命)--1、采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。
使弹簧钢获得高弹极限时热处理工艺选择一、概述弹簧钢是一种具有很高弹性和强度的金属材料,被广泛应用于汽车、机械设备、电子产品等领域。
在实际生产中,为了使弹簧钢获得更高的弹性极限和更好的机械性能,重要的一步就是对其进行热处理。
热处理工艺的选择对于弹簧钢的性能有着至关重要的影响。
本文将会讨论使弹簧钢获得高弹极限时热处理工艺的选择。
二、影响弹簧钢热处理工艺选择的因素1. 材料成分弹簧钢的成分对热处理工艺的选择有着很大的影响。
不同的弹簧钢成分不同,其适宜的热处理工艺也会不同。
一般来说,要根据弹簧钢的碳含量、合金元素含量等因素来确定热处理工艺。
2. 热处理工艺热处理工艺包括了加热、保温、冷却等过程。
不同的加热温度、保温时间、冷却速度等参数将会影响到弹簧钢的组织结构和性能。
要根据具体的弹簧钢材料和要求的性能来选择合适的热处理工艺。
3. 弹性极限的要求不同的应用对于弹簧钢的性能要求也会不同。
有些应用对于弹性极限要求很高,要求弹簧钢在热处理后能够获得更高的弹性极限。
这就需要选择适宜的热处理工艺来实现这一要求。
三、热处理工艺选择的原则1. 满足性能要求在选择热处理工艺时,首要的原则就是要能够满足弹簧钢的性能要求。
根据不同的应用要求,选择适宜的热处理工艺,确保弹簧钢能够获得所需要的弹性极限和机械性能。
2. 经济合理除了要满足性能要求之外,选择的热处理工艺还要考虑其经济性。
要选择尽可能简单、成本低廉的热处理工艺,以保证弹簧钢的性能的降低生产成本。
3. 工艺先进现代工艺技术不断发展,新型的热处理工艺也在不断涌现。
在进行热处理工艺的选择时,要尽可能选用工艺先进、技术含量高的方法,以获得更好的热处理效果。
四、具体热处理工艺选择1. 确定材料成分和性能要求针对具体的弹簧钢材料,要根据其成分和要求的性能来确定热处理工艺的选择范围。
2. 参数优化在确定了热处理工艺的选择范围后,要对具体的加热温度、保温时间、冷却速度等参数进行优化,以确保弹簧钢能够获得最佳的性能。
弹簧钢热处理工艺方法有哪些?
答: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。
退火工艺见表6-4。
表6-4 弹簧钢退火工艺序号钢号临界温度/℃退火正火Ac1/Ar1Ac3/Ar3Ms温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB 165727 /769752/730
答: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。
退火工艺见表6-4。
表6-4 弹簧钢退火工艺
②淬火、回火处理:淬火处理的加热温度见表6-5,一般在Ac3(或Acm)+( 30~50)℃。
在盐浴炉中的加热系数a=0.5 min/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油冷的快速冷却方式,防止回火脆性。
表6-5 弹簧钢淬火、回火工艺规范
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。
(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。