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弹簧片为什么要淬火

发布于:2020-01-31 06:06

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  淬火的目的为使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。沙龙国际

  一般弹簧可用电炉、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。

  弹簧淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

  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。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。

  弹簧钢要经过淬火和中温回火后,得到屈氏体组织,这时它会达到很高的屈服极限和弹性变形,硬度也较高。只有这样才能将弹簧的性能完全的体现出来。所以要淬火啊。

  淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度,保持一定时间,然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。

  淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。淬火工艺应用最为广泛,如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。

  淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。亚共析钢是AC3+(30~50℃);共析钢和过共析钢是AC1+(30~50℃)。

  亚共析钢淬火加热温度若选用低于AC3的温度,则此时钢尚未完全奥氏体化,存在有部分未转变的铁素体,淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。铁素体的硬度较低,从而使淬火后的硬度达不到要求,同时也会影响其他力学性能。若将亚共析钢加热到远高于AC3温度淬火,则奥氏体晶粒回显著粗大,而破坏淬火后的性能。所以亚共析钢淬火加热温度选用AC3+(30~50℃),这样既保证充分奥氏体化,又保持奥氏体晶粒的细小。

  过共析钢的淬火加热温度一般推荐为AC1+(30~50℃)。在实际生产中还根据情况适当提高20℃左右。在此温度范围内加热,其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。淬火后除极少数残余奥氏体外,其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。这样的组织硬度高、耐磨性号,并且脆性相对较少。

  过共析钢的淬火加热温度不能低于AC1,因为此时钢材尚未奥氏体化。若加热到略高于AC1温度时,珠光体完全转变承奥氏体,并又少量的渗碳体溶入奥氏体。此时奥氏体晶粒细小,且其碳的质量分数已稍高与共析成分。如果继续升高温度,则二次渗碳体不断溶入奥氏体,致使奥氏体晶粒不断长大,其碳浓度不断升高,会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。同时由于奥氏体含碳量过高,使淬火后残余奥氏体数量增多,降低工件的硬度和耐磨性。因此过共析钢的淬火加热温度高于AC1太多是不合适的,加热到完全奥氏体化的ACm或以上温度就更不合适。

  在生产实践中选择工件的淬火加热温度时,除了遵守上述一般原则外,还要考虑工件的化学成分、技术要求、尺寸形状、原始组织以及加热设备、冷却介质等诸多因素的影响,对加热温度予以适当调整。如合金钢零件,通常取上限,对于形状复杂零件取下限。

  强韧化新工艺选用的淬火加热温度与常用淬火温度有所区别。如亚温淬火是亚共析钢在略低于AC3的温度奥氏体化后淬火,这样可提高韧性,降低脆性转折温度,并可消除回火脆性。如45、40Cr、60Si2等材料制成的工件亚温淬火加热温度为AC3-(5~10℃)。

  采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或使全部板条马氏体提高强度和韧性。如16Mn钢在940℃淬火,5CrMnMo钢在890℃淬火,20CrMnMo钢在920℃淬火,效果较好。

  高碳钢低温、快速、短时加热淬火,适当降低高碳钢的淬火加热温度,或采用快速加热及缩短保温时间的办法,可减少奥氏体的碳含量,提高钢的韧性。

  为了使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化,就必须在淬火加热温度保温一定时间,既保温时间。

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