彈簧熱處理(lǐ)的目的在于(yú)充分發揮材料的潛力(lì),使之達到或接近最佳的力學性能,從而保證彈簧在(zài)使用狀态下(xià)長長期可靠地(dì)工作。
彈簧(huáng)在加工過程中都要進行熱處理,對于各種不同類型、材料和用不同(tóng)的方法加工出來的彈(dàn)簧,其熱處理的目(mù)的方(fāng)法和要求是不同的。為了(le)消除不(bú)利的剩餘,改善彈簧表層的應(yīng)力分(fèn)布狀況、獲(huò)得較高的有效應力(lì),在彈簧的制造(zào)中,經常采用機械強化工藝。可以通(tōng)過不同的熱處理方法來滿足彈簧設計(jì)的要求。
預備熱處理
常用碳素彈簧鋼(gāng)和合金彈簧(huáng)鋼的預備熱處理工藝:(如(rú)下圖)
消(xiāo)應力回(huí)火
常用彈簧鋼材料消應力回火處理規範:
冷拔成形并經過(guò)強化處理的材料,在(zài)冷狀态下加工成彈簧,或者時效處理後又經過變形加工的彈簧性元(yuán)件,都應該進行消應力回火處(chù)理。處(chù)理的規範是按材(cái)料的種類和規格決定,達到既要消除加工應力,又要保證(zhèng)材料的強度、硬度和(hé)韌性等。(見(jiàn)下圖):
消應力回火溫度對各種材料彈簧力學性能(néng)的(de)影響:
消應力回火(huǒ)溫度對各種材(cái)料彈簧力學性能的(de)影響是客觀存在的。可以(yǐ)用回火溫度對碳(tàn)素彈簧鋼絲、油淬火回(huí)火鋼(gāng)絲和1Crl8Ni9彈簧材料(liào)力學性(xìng)能的影響加以說明(見(jiàn)下圖(tú)):
根(gēn)據試驗:大多數冷加工的奧氏體不鏽鋼,在(zài)經過320-440℃回火(huǒ)處理10-60min後,力學性(xìng)能、彈性、疲勞強(qiáng)度和(hé)松馳性能都會得到不同的提高,其(qí)抗拉(lā)強度大約可以增加10%。這是因為在回火過程中有一種細微的碳(tàn)化物M23C6在原子晶格結(jié)構中析出,使得材料可以增加抗拉(lā)強度;另外,彈簧成(chéng)形後通過回火處理可以減少(shǎo)因為加工成形而引起的内應力,提高了(le)疲勞強度(dù)。
消應力回火的溫度和保(bǎo)溫時間(jiān)對拉伸彈簧的初(chū)拉力的影(yǐng)響:
消應(yīng)力回火對(duì)拉伸彈簧的初拉力是有影響的,回火溫度低(dī),保(bǎo)溫時間短,保留(liú)的初(chū)拉力較大,反之(zhī)初拉(lā)力(lì)保留得小。下圖列出了回火(huǒ)溫度、時間對拉伸(shēn)彈簧初拉力的殘餘(yú)百(bǎi)分比試驗值。(如下圖):
可以根據拉伸彈簧所需要的初拉力大小,對消(xiāo)應力回火溫度與保溫(wēn)時間進行調整。為了彈簧加工的(de)需要消應力(lì)回火(huǒ)有時要進行多次,為了防止材料強(qiáng)度降低,應注意以後的每次回火都要比第一次的(de)回火溫度低20-50℃。
淬火和回火常用彈簧材料的淬火和回火處理規範:
用退火材料成形或熱卷(juàn)成形(材料直徑、厚度較(jiào)大)、熱彎(wān)成形的彈簧為了确保(bǎo)彈簧的強度和(hé)性(xìng)能,應進行淬火和回火處理。常用彈簧材料淬火和回火處理規範(fàn)(如下圖):
淬火和回火處理的注意事項:
彈簧的淬火應在保護氣氛(fēn)爐、真空爐(lú)或鹽爐中進行(háng)。回(huí)火可(kě)以在空氣爐、硝鹽(yán)爐或真空(kōng)爐内進行。對有回火(huǒ)脆性的材料,例(lì)如錳鋼、矽錳鋼、鉻矽鋼等 在回火後應(yīng)訊速在水或油中(zhōng)冷卻,并立(lì)即補充進(jìn)行低于200℃的低溫回火,以消除冷卻應力。
由于合金彈簧鋼含碳量比較高,又含一定的合金元素,淬火後内應力較大,容易形(xíng)成淬火裂(liè)紋所以淬火後應該盡(jìn)快回火。如不能及(jí)時回火,應先在低于回火溫度(dù)下保持一段時間。
等溫淬火
等溫淬火的目的:
為了使得彈簧(huáng)在獲得良好的(de)綜合(hé)性能的前提下,提高微量塑性變(biàn)形抗力和抗松弛(chí)性能,并減少淬火(huǒ)變形,可采用貝氏體等溫淬火、馬(mǎ)氏體等溫淬火(huǒ)等方法,其中馬氏體等溫回火在彈簧性零件(jiàn)中應用較多。
等溫淬火後一般(bān)不需要進行回火處理,如進行(háng)補充(chōng)回火,可以進一步提高彈性性能,改善綜合性能。下圖列出60i2MnA鋼等溫淬火與普通淬火回火(huǒ)力學(xué)性能的比較(如下圖):