弹簧钢金属学知识及生产过程控制11-20.ppt

深度 弹簧钢金属学知识及生产过程控制与检验 目 录 概 述 金 属 学 知 识 冶 炼 轧 制 检 验 一、概 述 定 义 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。 用途 弹簧钢广泛用于制作飞机、铁道车辆、汽车和拖拉机等运输工具和其他工业产品的悬架弹簧、气门弹簧、稳定杆、异性弹簧等。 性能要求 为了满足上述性能要求，弹簧钢必须具有优良的冶金质量，包括严格控制的化学成分、高的纯净度、低的杂质含量、并控制其形态、粒度和分布。此外还要求钢质的均匀性和稳定性。弹簧钢还应具有良好的表面质量（包括表面脱碳）和高精度的外形和尺寸。 国内弹簧钢材料的现状 1、品种众多，低中端过剩，高端品种以及特殊品种难以提供。 2、一般的力学特性能达到，但工艺水平及质量控制不稳定。 3、弹簧产品规格繁多，批量有大有小，弹簧钢材料供应脱挡脱节。 4、超纯净材料难以生产，表面质量也难以持久稳定。 5、现场质量管理以及物流过程质量管理均薄弱，炉批号标识跟不上。 6、在线检测水平低，无法实现零缺陷。 分 类 二、金属学知识 合金元素的作用： 提高钢的强度和硬度 减缓奥氏体的分解速度，提高钢的淬透性，与锰共用最好。 提高钢的抗氧化性能 促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的铬时，显著提高钢的耐腐蚀性能 增加钢的热强性，主要用于耐高温弹簧钢。 降低钢中碳的活性，又是碳化物形成元素，减轻钢的脱碳倾向。 增加了淬火+回火钢的松弛性，降低抗弹减性。 高于0.7%的铬明显降低钢的韧性。 碳化物形成元素，沉淀强化作用。 弹簧钢硬度低于HRC50，将提高钢的抗弹减性。 降低钢中有效固溶碳及碳活度，防止晶粒长大和阻止晶界扩散提高抗氧化性，从而降低钢的脱碳倾向。 常见弹簧钢及其特性 成 形 后 强 化 强 化 后 成 形 强 化 后 成 形 弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施 1、脱碳(降低使用寿命) 防止措施： （1）采用盐浴炉或控制气氛加热炉加热。 （2）采用快速加热工艺。 2、淬火后硬度不足,非马氏体数量较多,心部出现铁素体(产生残余变形,降低使用寿命) 防止措施： （1）选用淬透性较好的材料。 （2）改善淬火冷却剂的冷却能力。 （3）弹簧进入冷却剂的温度应控制在Ar3以上。 （4）适当提高淬火加热温度。 3、过热(脆性增加) 防止措施： （1）严格控制成型及淬火加热温度。 （2）加强淬火时的金相检验。 4、开裂(脆性增加,严重降低使用寿命) 防止措施： （1）控制淬火加热温度。 （2）淬火时冷到250-300℃时,取出空冷。 （3）及时回火 提高弹簧质量的措施： (1)形变热处理--将钢的变形强化与热处理强化两者结合起来,以进一步提高钢的强度和韧性。形变热处理有高、中、低温之分。高温形变热处理是在稳定的奥氏体状态下产生形变后立即淬火,也可与锻造或热轧结合起来,即热成型后立即淬火。形变热处理已应用于汽车板簧生产中。(60Si2Mn) (2)弹簧的等温淬火--对于直径较小或透透性足够的弹簧可采用等温淬火,它不仅能减少变形,而且还能提高强韧性,在等温淬火后最好再进行一次回火,可提高弹性极限,回火温度与等温淬火温度相同。 (3)弹簧的松弛处理--弹簧长时间在外力作用下工作,由于应力松弛的结果会产生微量的永久(塑性)变形,特别是高温工作的弹簧,在高温下应力松弛现象更为严重,使弹簧的精度降低,这对于一般精密弹簧是不允许的。因此,这类弹簧在淬火,回火后应进行松弛处理--对弹簧预先加载荷,使其变形量超过弹簧工作时可能产生的变形量。然后在高于工作温度20℃的条件下加热,保温8-24h。 (4)低温碳氮共渗--采用回火与低温碳氮共渗(软氮化)相结合的工艺,能显著提高弹簧的疲劳寿命及耐蚀性,此工艺多用于卷簧。 (5)喷丸处理--划痕、折叠、氧化脱碳等表面缺陷往往会成为弹簧工作时应力集中的地方和疲劳断裂源。若用细小的钢丸高速喷打弹簧表面,不仅改善弹簧表面质量,提高表面强度,并使表面处于压应力状态,从而提高弹簧疲劳强度和使用寿命。  65Mn弹簧钢介绍 60Si2Mn弹簧钢介绍 三、冶炼（65Mn、60Si2Mn） 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