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弹簧热处理的目的、方法和要求详解!

作者: 来源: 发布于:2018-11-13 8:54:27
弹簧热处理的目的在于充分发挥材料的潜力,使之达到或接近最佳的力学性能,从而保证弹簧在使用状态下长长期可靠地工作。

弹簧在加工过程中都要进行热处理,对于各种不同类型、材料和用不同的方法加工出来的弹簧,其热处理的目的方法和要求是不同的。为了消除不利的剩余,改善弹簧表层的应力分布状况、获得较高的有效应力,在弹簧的制造中,经常采用机械强化工艺。可以通过不同的热处理方法来满足弹簧设计的要求。

 
预备热处理
常用碳素弹簧钢和合金弹簧钢的预备热处理工艺:(如下图)
 
消应力回火
常用弹簧钢材料消应力回火处理规范:
冷拔成形并经过强化处理的材料,在冷状态下加工成弹簧,或者时效处理后又经过变形加工的弹簧性元件,都应该进行消应力回火处理。处理的规范是按材料的种类和规格决定,达到既要消除加工应力,又要保证材料的强度、硬度和韧性等。(见下图):
 
消应力回火温度对各种材料弹簧力学性能的影响:
消应力回火温度对各种材料弹簧力学性能的影响是客观存在的。可以用回火温度对碳素弹簧钢丝、油淬火回火钢丝和1Crl8Ni9弹簧材料力学性能的影响加以说明(见下图):
 
根据试验:大多数冷加工的奥氏体不锈钢,在经过320-440℃回火处理10-60min后,力学性能、弹性、疲劳强度和松驰性能都会得到不同的提高,其抗拉强度大约可以增加10%。这是因为在回火过程中有一种细微的碳化物M23C6在原子晶格结构中析出,使得材料可以增加抗拉强度;另外,弹簧成形后通过回火处理可以减少因为加工成形而引起的内应力,提高了疲劳强度。

消应力回火的温度和保温时间对拉伸弹簧的初拉力的影响:
消应力回火对拉伸弹簧的初拉力是有影响的,回火温度低,保温时间短,保留的初拉力较大,反之初拉力保留得小。下图列出了回火温度、时间对拉伸弹簧初拉力的残余百分比试验值。(如下图):
 
可以根据拉伸弹簧所需要的初拉力大小,对消应力回火温度与保温时间进行调整。为了弹簧加工的需要消应力回火有时要进行多次,为了防止材料强度降低,应注意以后的每次回火都要比第一次的回火温度低20-50℃。
淬火和回火常用弹簧材料的淬火和回火处理规范:
用退火材料成形或热卷成形(材料直径、厚度较大)、热弯成形的弹簧为了确保弹簧的强度和性能,应进行淬火和回火处理。常用弹簧材料淬火和回火处理规范(如下图):
 
淬火和回火处理的注意事项:
弹簧的淬火应在保护气氛炉、真空炉或盐炉中进行。回火可以在空气炉、硝盐炉或真空炉内进行。对有回火脆性的材料,例如锰钢、硅锰钢、铬硅钢等 在回火后应讯速在水或油中冷却,并立即补充进行低于200℃的低温回火,以消除冷却应力。

由于合金弹簧钢含碳量比较高,又含一定的合金元素,淬火后内应力较大,容易形成淬火裂纹所以淬火后应该尽快回火。如不能及时回火,应先在低于回火温度下保持一段时间。
 
等温淬火
等温淬火的目的:
为了使得弹簧在获得良好的综合性能的前提下,提高微量塑性变形抗力和抗松弛性能,并减少淬火变形,可采用贝氏体等温淬火、马氏体等温淬火等方法,其中马氏体等温回火在弹簧性零件中应用较多。

等温淬火后一般不需要进行回火处理,如进行补充回火,可以进一步提高弹性性能,改善综合性能。下图列出60i2MnA钢等温淬火与普通淬火回火力学性能的比较(如下图):
 

 



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