彈簧熱處理的目的在于充分發揮材料的(de)潛力,使(shǐ)之達到或(huò)接近最佳的力學性能,從而保(bǎo)證彈簧(huáng)在使用狀态下長長期可靠地工作。
彈簧(huáng)在加工過程中都要進行熱處理,對于各種不同類型(xíng)、材料和用不同的(de)方(fāng)法加工出來的彈簧,其(qí)熱處理的目的方法和要求是不同的。為了消除不利的剩餘,改善彈簧表層的應力分布狀況、獲得較高的有效應(yīng)力(lì),在彈簧的制造中,經(jīng)常采用機械(xiè)強化工藝(yì)。可以通過不同的熱處理方法(fǎ)來滿足彈簧設計的要求。
預備熱(rè)處理
常用碳素彈(dàn)簧鋼和合金彈(dàn)簧鋼的預備熱(rè)處理工藝:(如下圖)
消應力回火
常用彈簧(huáng)鋼材料消(xiāo)應力回火處理規範:
冷拔成形并經過強化(huà)處理的材料,在冷(lěng)狀态(tài)下加(jiā)工成彈簧,或者時效處理(lǐ)後又經過變形(xíng)加工的彈簧性元件(jiàn),都應該進行消應力(lì)回火處理。處理的規(guī)範是按材料的種類和規格決定,達到既要消除(chú)加工應力,又要保(bǎo)證材料的強度、硬度和韌性等。(見(jiàn)下圖):
消應力回火溫度對各種材料彈簧力學性能的影響:
消應力回火溫度對各種材料彈簧力學性能(néng)的影響是客觀存在的。可以用回火溫度(dù)對碳素彈簧鋼絲、油淬火回火鋼絲(sī)和1Crl8Ni9彈簧材(cái)料力學(xué)性能的(de)影響加以說明(見下圖):
根據試驗:大多數(shù)冷加(jiā)工的奧氏體不鏽鋼,在經過320-440℃回火處理10-60min後,力學(xué)性能、彈性(xìng)、疲勞強度和松(sōng)馳性能都會得到不同的(de)提高,其(qí)抗(kàng)拉強度大約可以增加10%。這是因(yīn)為在(zài)回火過程中有一種細微的碳化物M23C6在原子晶格結構中析出,使得材料可以增加抗拉強度;另外(wài),彈簧成形後通過回火處理可以減(jiǎn)少因為加工成形而引起的内應力,提高了疲(pí)勞強度。
消(xiāo)應力回火的(de)溫度和(hé)保溫(wēn)時間(jiān)對拉(lā)伸彈簧的(de)初拉(lā)力的影響:
消應力回火對拉(lā)伸(shēn)彈簧的初拉力(lì)是有影響的,回火溫度低,保溫時間短,保留的初拉力較大,反之初拉力保留得小。下圖列出了回火溫度、時間對拉伸(shēn)彈簧初拉力的殘餘(yú)百分比試驗值。(如下圖):
可以根(gēn)據拉(lā)伸彈(dàn)簧所需要的初拉力大小(xiǎo),對消應(yīng)力回火溫度與保溫時間進行調整。為了彈(dàn)簧加(jiā)工的需要消應力回火有時要進行多次,為(wéi)了(le)防止材料強度(dù)降低,應注意以後的每次回火都要比第一次的回火溫度低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(huǒ)材料成形或熱(rè)卷成形(材料直徑、厚度較大)、熱彎成形的彈簧為了(le)确保彈簧的強(qiáng)度和性能(néng),應進行淬(cuì)火和回火處理。常用(yòng)彈簧(huáng)材料淬火(huǒ)和回火處理規範(如下(xià)圖):
淬火和回火處理的注意事項:
彈簧的淬火(huǒ)應在保護氣氛爐、真空爐或(huò)鹽爐中進行。回火可以在空氣爐、硝(xiāo)鹽爐(lú)或真空爐内(nèi)進行。對有回火脆(cuì)性的材料,例如錳(měng)鋼(gāng)、矽(xī)錳鋼、鉻矽鋼等 在回火後應訊速在水或油中冷(lěng)卻,并立即補充進行低于200℃的低溫回(huí)火,以消除冷卻應力。
由于合(hé)金彈簧(huáng)鋼含碳量(liàng)比較高,又含一定的合金元素,淬火後内應力較大,容易形成(chéng)淬火裂紋(wén)所以淬火後應該盡(jìn)快回(huí)火。如不能及時回火,應先(xiān)在低于回火溫度下(xià)保持一段時間。
等(děng)溫淬火
等溫淬火的目的(de):
為了使得彈簧在獲得良好的綜合性能的前提(tí)下,提高微量塑性變形抗力和抗松弛性(xìng)能,并減少淬火變形,可采用貝氏體(tǐ)等溫淬火、馬氏體等溫淬火等方法(fǎ),其中馬氏體等溫回火在(zài)彈簧性零(líng)件中應用較多。
等溫淬火後一般不(bú)需要(yào)進行回(huí)火處理,如進行補充回火,可(kě)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(yǔ)普通淬火回火力學性能的比較(如下圖):