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工程材料学（Engineering?Materials） 合金结构钢 合金调质钢 服役条件 工艺路线 下料→锻造→退火(或正火)→粗加工→调质处理→精加工→成品 例如 合金结构钢 合金调质钢 合金结构钢 合金调质钢 40Cr钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线 合金结构钢 合金弹簧钢 　 弹簧是各种机器和仪表中的重要零件。它是利用弹性 变形吸收能量以缓和振动和冲击，或依靠弹性储存能 量来起驱动作用。 　　 工作条件 弹簧按其外形可分为板弹簧和螺旋弹簧。 板弹簧主要用于机车、汽车、拖拉机上，起着车轮和车架之间联结的作用。受力则以反复弯曲应力为主。提高板簧的使用寿命主要提高其疲劳强度。 螺旋弹簧不管是受压或受拉，其承受的应力主要是扭转应力。螺旋弹簧的主要破坏方式是疲劳。 合金结构钢 合金弹簧钢 性能要求 具有高的强度极限，特别是弹性极限σe，还要求有高的屈强比σs/σb，以提高强度的利用率。 具有高的疲劳极限。 具有良好的表面状态 疲劳性能对于表面状态很敏感，所以要求弹簧钢的表面不应有裂纹、折叠、斑疤、发裂、气泡、夹杂和压入的氧物铁皮等，这就要求注意冶金质量，在加热处理过程中，尽量预防表面缺陷和减轻表面脱碳。采用喷丸处理可显著改善弹簧的表面状态，大大提高弹簧的使用寿命。 具有较好的工艺性能 具有一定的塑性和淬透性，过热敏感性要小，不易脱碳。弹簧用钢在卷成型以前要有一定的塑性，以便于成型。 合金结构钢 合金弹簧钢 化学成分特点 碳含量： 碳素弹簧钢的碳含量一般为0.8%~0.9%， 合金弹簧钢的碳含量为0.45%~0.7%。 合金元素 主加合金元素：Mn、Si、Cr； 辅加合金元素：W、 Mo、 V、Nb等。 Si和Mn是弹簧钢中经常采用的合金元素，目的是提高淬透性、 固溶强化铁素体、提高钢的回火稳定性。 Si含量高时增大C石墨化的倾向，且在加热时易于脱碳；Mn则易于使钢过热。 合金结构钢 合金弹簧钢 合金元素 化学成分特点 Cr、W、V、Nb为碳化物形成元素，它们可以防止过热（细化晶粒）和脱碳，从而保证重要用途弹簧具有高的弹性极限和屈服极限。 弹簧钢的纯度 对疲劳强度有很大影响，因此，弹簧钢均为优质钢（P≤0.04%，S≤0.04%）或高级优质钢（P≤0.035%，P≤0.035%）。 合金结构钢 合金弹簧钢 热处理特点 冷成形弹簧 定义：通过冷变形或热处理，使钢材具备一定性能之后，再用冷成形方法制成一定形状的弹簧。 热处理工艺：冷成形的弹簧在冷成形之后要进行200℃~400℃的去应力退火。 用途：由于冷成形弹簧在成形之前，钢丝已具备了一定的性能，即已处于硬化状态，所以通常只能制造尺寸小于Φ8mm的小型弹簧。 合金结构钢 合金弹簧钢 热处理特点 冷成形弹簧——三种制造方法 铅浴等温淬火冷拉弹簧钢丝 钢丝加热到Ac3(Accm)+100~200℃，完全奥氏体化，再在铅浴（480~540℃）中进行等温淬火，得到塑性高的索氏体组织，经冷拔后绕卷成形，再进行消除应力的低温退火（200~300℃）。 油淬回火弹簧钢丝 ，冷拔钢丝退火后，冷绕成弹簧，再进行淬火+中温回火处理，得到回火托氏体组织。 硬拉弹簧钢丝 冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火来进行强化，在冷绕成弹簧，并进行去应力退火?之后不再热处理。 合金结构钢 合金弹簧钢 热处理特点 热成形弹簧 常用热轧钢丝在热态下成型，然后淬火＋中温回火。 一般用于制造大型弹簧或形状复杂的弹簧。钢材在热成形之前并不具备弹簧所要求的性能，在热成形之后，进行淬火及中温回火，以获得所要求的性能。 在成形及热处理过程中，要特别注意防止表面产生氧化脱碳及伤痕。 弹簧在热处理后通常还要进行喷丸处理，使表面强化并在表面产生残余压应力以提高疲劳强度。 合金结构钢 合金弹簧钢 典型弹簧钢及应用实例 碳素弹簧钢 65、70、75和85钢。碳素钢经热处理后可以得到较高的强度和适当的塑性，但其淬透性较低。 合金弹簧刚 65Mn。与碳素弹簧钢比较，具有稍高的淬透性，脱碳倾向小，但容易过热并有回火脆性的倾向。故使用于制造截面尺寸为8~15mm的小型弹簧。 合金结构钢 合金弹簧钢 60Si2Mn。主要用于制造汽车、拖拉机和机车上的板簧（10～12mm厚）和螺旋弹簧（直径为20～25mm）等，淬透性和性能高于65Mn。 硅显著提高弹性极限和屈服比；略提高淬透性，但又不使Ms点下降，不致增加淬火开裂倾向；可以防止氧化，但却促进脱碳倾向，故应特别注意防护。 典型弹簧钢及应用实例 合金弹簧刚 50CrVA。这类钢可用于制造350℃-400℃下承受重载的大型弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的汽门弹簧等。 Cr和V的复合加入，不仅提高弹簧钢的淬透性，而且有较高的高温强度、韧性和较好的热处理工艺