摘要:本文簡要介紹油淬火-回火鋼絲的特性、現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展方向,以及生產(chǎn)流程與工藝控制要點(diǎn),為用戶合理選用該類鋼絲牌號、采購適配產(chǎn)品提供參考信息。
關(guān)鍵詞:油淬火-回火處理、預(yù)硬化處理、多次回火、在線探傷
特殊鋼絲中有一部分產(chǎn)品最終需要在淬火-回火狀態(tài)下使用。傳統(tǒng)做法是:金屬制品廠提供冷拉或退火狀態(tài)鋼絲,下游企業(yè)將鋼絲制成零部件或元件后再進(jìn)行淬火+回火處理,使強(qiáng)韌性達(dá)到預(yù)定要求后交付使用。由于零部件尺寸、形狀差異較大,下游最終熱處理爐型各不相同, 容易造成生產(chǎn)成本上升、熱處理性能波動加大。
行業(yè)做法逐步演變?yōu)椋簩⑿螤畈粡?fù)雜、加工成形方便的零部件所對應(yīng)的淬火+回火處理,前置到金屬制品廠完成——由此形成一類專業(yè)化產(chǎn)品: 淬火-回火鋼絲(油淬火-回火鋼絲)。
1. 概況
1.1 油淬火-回火處理
指將鋼絲拉拔至成品尺寸后,在連續(xù)爐中完成淬火和回火處理:展開鋼絲首先在連續(xù)爐內(nèi)加熱至完全奧氏體化溫度,隨即進(jìn)入油槽淬火獲得馬氏體組織,再經(jīng)連續(xù)爐回火,獲得預(yù)期強(qiáng)韌性。
該工藝所得鋼絲平直度好、力學(xué)性能均勻,制成零部件后通常僅需低溫消除應(yīng)力處理即可投入使用。
油淬火-回火熱處理爐由 張力放線裝置 → 加熱爐 → 油淬火槽 → 回火爐 → 收線機(jī)組成,常用于碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈性針布鋼絲、合金結(jié)構(gòu)鋼絲及馬氏體不銹鋼絲等的成品熱處理。熱處理后顯微組織通常為 回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體,具有較高強(qiáng)度(硬度)、適宜韌性和良好挺直性能。
1.2 預(yù)硬化處理
預(yù)硬化處理是一種特殊形式的油淬火-回火處理:鋼絲拉拔至成品尺寸后先油淬火,再根據(jù)牌號及使用需求進(jìn)行 一次或多次高溫回火,使硬度/抗拉強(qiáng)度落入目標(biāo)級別區(qū)間。常用于冷作模具鋼絲、熱作模具鋼絲和塑料模具鋼絲的成品熱處理。
由于此類鋼絲碳及合金元素含量較高,工藝上需特別注意:
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提高奧氏體化加熱溫度(部分工況下達(dá) ≈1150℃)并延長保溫時間,保證碳及合金元素充分溶解;
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淬火后殘留奧氏體含量偏高,需采用 多次回火促使其分解,回火保溫時間可為常規(guī)回火的 數(shù)倍至數(shù)十倍(依牌號與設(shè)備而定);
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回火不僅促成組織轉(zhuǎn)變(馬氏體→回火組織),還可能伴隨 沉淀硬化效應(yīng)——Fe、Mn及Cr、Mo、Ti、V、W、Al等的碳化物/氮化物或金屬間化合物(γ′、γ″相)析出,使鋼絲在韌塑性提升的同時,抗拉強(qiáng)度和硬度不明顯下降,部分牌號可略有提高。
油淬火—回火彈簧鋼絲
鋼絲的分類、代號、直徑范圍以及與鋼牌號的對應(yīng)關(guān)系
| 分類 | 靜態(tài) | 中疲勞 | 高疲勞 | 常用代表性牌號 |
抗拉強(qiáng)度 | 低強(qiáng)度 | FDC | TDC | VDC | 65、70、65Mn |
| 中強(qiáng)度 | FDCrV(A、B) | TDCrV(A、B) | VDCrV(A、B) | 50CrVA、67CrV |
| FDSiMn | TDSiMn |
| 60Si2Mn、60Si2MnA |
| 高強(qiáng)度 | FDCrSi | TDCrSi | VDCrSi | 55CrSi、SAE9254V |
| 直徑范圍 | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~10.0mm |
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注1:靜態(tài)級鋼絲適用于一般用途彈簧,以FD表示, 注2:中疲勞級鋼絲適用于離合器彈簧、懸架彈簧、減震螺旋彈簧等,以TD表示。 注3:高疲勞級鋼絲使用于劇烈運(yùn)動的場合,例如發(fā)動機(jī)氣門彈簧、閥門彈簧,以VD表示。 |
鋼絲直徑控制范圍
注:不圓度不大于尺寸允許偏差的一半
鋼絲表面檢驗(yàn)
鋼絲表面光滑,不應(yīng)有對鋼絲使用可能產(chǎn)生有害影響的劃傷、銹蝕、折疊、結(jié)巴等缺陷,允許有最大深度不超過下
表規(guī)定深度的缺陷。VD級、TD級鋼絲不得有全脫碳,但允許有不大于d1.0%的部分半脫碳。
表面缺陷允許的最大深度

熱處理
卷簧后,彈簧應(yīng)在380℃~420℃之間回火處理,以減輕表面應(yīng)力,拋丸后應(yīng)在250℃進(jìn)行熱壓或消除應(yīng)力處理。
交貨狀態(tài)
油淬火-回火
交貨形式
鋼絲以線圈形式交貨

力學(xué)性能
靜態(tài)級、中疲勞級力學(xué)性能表(同盤強(qiáng)度不大于50MPa)

高疲勞級力學(xué)性能表 (同盤強(qiáng)度不大于40MPa)

油淬火—回火彈簧鋼絲
材料介紹
鋼絲牌號55CrSiA、50CrVA,該材料加工性能好,抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和彈減抗力都優(yōu)于其它鋼材,能承受更高的應(yīng)力負(fù)荷,特別適宜在工作應(yīng)力振幅高、疲勞性能要求更嚴(yán)的彈簧,如汽車發(fā)動機(jī)氣門彈簧、閥門彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、噴油嘴彈簧和安全閥簧等 。
