油淬火-回火鋼絲產(chǎn)品介紹
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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)，抗拉強(qiáng)度和硬度不明顯下降，部分牌號可略有提高。
設(shè)備差異（參數(shù)舉例·供選型參考）
| 項(xiàng)目 | 常規(guī)彈簧鋼絲油淬火-回火爐（典型） | 預(yù)硬化處理爐（高端配置示例） |
| 淬火爐最高使用溫度 | ≈900℃ | 可達(dá) 1150℃ |
| 回火爐最高使用溫度 | ≈600℃ | 可達(dá) 700℃ |
| 有效加熱區(qū)長度 | 較短 | 淬火區(qū)約 22m；回火區(qū)約 30m |
預(yù)硬化處理爐通常也可兼容常規(guī)油淬火-回火工藝；但常規(guī)油淬火-回火爐難以滿足預(yù)硬化工藝的溫度區(qū)間與長時(shí)保溫需求。預(yù)硬化所需的 2次及以上回火，保溫以小時(shí)計(jì)，一般在 周期式氣體保護(hù)退火爐中完成，生產(chǎn)廠配置多規(guī)格周期爐可為該類鋼絲研發(fā)與生產(chǎn)提供條件。
2. 油淬火-回火彈簧鋼絲
2.1 性能概述
油淬火-回火彈簧鋼絲金相組織為均勻 回火馬氏體或回火索氏體，各向同性；在抗拉強(qiáng)度相同條件下，較冷拉鋼絲具有 更高的彈性極限、更好的彈直性能，抗應(yīng)力松弛與抗蠕變性能也更優(yōu)。
參考溫度上限（保證松弛率 ≤ 6.0% 的典型參考值）：
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冷拉碳素鋼絲： ≈120℃
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油淬火-回火碳素鋼絲： ≈150℃
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油淬火-回火合金鋼絲 50CrV： ≈200℃
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55CrSi / 60Si2MnA： ≈250℃
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65Si2MnWA： ≈350℃
采用油淬火-回火鋼絲繞制彈簧，經(jīng)消除應(yīng)力回火后可直接使用， 有助于簡化彈簧廠工藝流程、降低綜合生產(chǎn)成本；與"繞制成形后再淬火-回火"路線相比，表面脫碳控制更好、力學(xué)性能均勻性更可控， 疲勞表現(xiàn)通常有顯著提升。
同時(shí)也應(yīng)說明：若工藝控制不當(dāng)，該類鋼絲仍存在表面氧化/脫碳加重（影響疲勞）、氫脆敏感性較強(qiáng)、抗應(yīng)力腐蝕性稍差等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，需在選材、氣氛控制及后續(xù)處理中予以關(guān)注。
行業(yè)層面：日本合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)體系已 廣泛采用油淬火-回火狀態(tài)表述來覆蓋原冷拉狀態(tài)對應(yīng)用途；我國近年在中大規(guī)格領(lǐng)域，油淬火-回火鋼絲 替代冷拉鋼絲的比例也在逐步提高。
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(dòng)的場合，例如發(fā)動(dòng)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(dòng)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 。
