熱處理對(duì)60彈簧鋼合金組織和性能的影響

張玲 王曉謙（河北翼辰實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司，河北鐵科翼辰橡膠制品有限公司，河北 石家莊 052160）

1 常用熱處理規(guī)范

60彈簧鋼對(duì)于熱處理過(guò)程有著特殊的要求，其對(duì)于預(yù)熱、加熱、保溫、冷卻、回火保溫、冷卻等工藝過(guò)程都有著一些細(xì)微的要求。60彈簧鋼對(duì)于淬火過(guò)程需要對(duì)溫度、時(shí)間等條件進(jìn)行精確的控制。如果淬火保溫時(shí)間調(diào)整不當(dāng)，就不能使60彈簧鋼中的鐵素體完全溶解產(chǎn)生轉(zhuǎn)化物。當(dāng)保溫過(guò)程溫度控制在溫度以上時(shí)，會(huì)使得過(guò)程中產(chǎn)生的奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袃?yōu)良特性的馬氏體組織。淬火后的回火過(guò)程能夠有效地減少組織中的殘余應(yīng)力，是組織性能得到更大的提高。而“油淬回火”的過(guò)程是在加熱溫度保持在溫度以上后迅速將鋼材冷卻的過(guò)程，這一過(guò)程將會(huì)使組織中的馬氏體組織大大增加，之后的回火過(guò)程將會(huì)使這些馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹜惺象w或索氏體組織。然而如果在這個(gè)過(guò)程中沒(méi)有很好地控制溫度，就有可能得不到任何托氏體組織，而產(chǎn)生了許多對(duì)于提高組織性能的沒(méi)有任何貢獻(xiàn)的索氏體組織。在實(shí)踐生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)60彈簧鋼材料的體積達(dá)到某個(gè)尺度時(shí)，油淬火工藝將不能使材料完整的得到想要的組織，甚至?xí)诮M織表面上產(chǎn)生裂紋，因此這一工藝已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的要求，必須研究新的工藝來(lái)得到更為穩(wěn)定的新型的材料。當(dāng)60彈簧鋼采用950℃的高溫淬火時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在組織中產(chǎn)生了大量板狀的馬氏體組織，這樣的組織可以大大增加材料的韌性，因此，如果在生產(chǎn)中產(chǎn)生更多的細(xì)小晶粒和板狀馬氏體組織，就可以使60彈簧鋼的組織性能大大提高。

2 高溫加熱條件下60彈簧鋼脫碳層分析

此試驗(yàn)中使用的60彈簧鋼的主要化學(xué)成分為0.76%Si、0.60%C、0.72%Mn以及鐵和其他微量元素。樣品經(jīng)車(chē)削加工和線切割處理除去表面氧化層和脫碳層，制備成Φ8mm×12mm的試樣，試驗(yàn)中共使用4個(gè)樣品為材料來(lái)研究高溫加熱以及軋后冷卻過(guò)程對(duì)全脫碳過(guò)程的影響。

2.1 試驗(yàn)結(jié)果及分析

圖1為60彈簧鋼在高溫加熱條件下的脫碳層形貌。從圖1(a，b)中可見(jiàn)，試樣1中有著十分清晰的兩層組織，表面上為全脫碳層，具有較低的含碳量，而內(nèi)部則為網(wǎng)狀的脫碳物。全脫碳層中的鐵素體已經(jīng)裝變?yōu)榫哂刑厥馓卣鞯牡容S鐵素體，而在這些鐵素體之中鑲嵌的就是由鐵素體轉(zhuǎn)變而成的珠光體組織。這些組織對(duì)于組織的性能有著十分積極的作用。而在圖1(c，d)可見(jiàn)，試樣2中脫碳層也分為清晰的兩層，與圖1(a，b)一樣，其表面上也為含碳量較低的全脫碳層，而在內(nèi)部卻沒(méi)有明顯的珠光體組織。從圖1(e，h)可以看出，在試樣3表面并沒(méi)有產(chǎn)生十分明顯的脫碳層組織，而在這其中大部分則為鐵素體組織，這些組織沿晶界分布，可見(jiàn)其形貌較之前的組織有著十分明顯的不同。

3 淬火-分配（Q-P）熱處理工藝

淬火-分配（Q-P）熱處理工藝可以在使鋼獲得高強(qiáng)度的同時(shí)保持了鋼良好的塑性，此試驗(yàn)使用商品鋼60彈簧鋼為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)Φ10mm×20mm的圓試驗(yàn)棒，利用空氣電阻爐-等溫油浴-空氣電阻爐對(duì)其進(jìn)行Q-P處理。結(jié)果顯示，Q-P處理后的60彈簧鋼獲得的組織為均勻的馬氏體+殘余奧氏體。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高溫加熱會(huì)對(duì)60彈簧鋼在熱處理中產(chǎn)生的組織產(chǎn)生很大的影響。較好的控制冷卻速度可以使60彈簧鋼熱處理產(chǎn)生的組織有著更為良好的形貌。另外，利用電阻爐-油浴-電阻爐系列設(shè)備對(duì)商品鋼60彈簧鋼，尺寸為Φ10mm×20mm圓柱試樣進(jìn)行Q-P處理，獲得了馬氏體和8.6%(體積分?jǐn)?shù))奧氏體復(fù)相組織，先淬火時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，并不利于60彈簧鋼中獲得較多殘余奧氏體。

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