65Mn刹车弹簧热处理工艺过程

65Mn刹车弹簧热处理工艺过程
65Mn刹车弹簧热处理工艺过程

攀枝花学院

学生课程设计(论文)

题目:65Mn刹车弹簧热处理工艺过程学生姓名:学号:

所在学院:材料工程学院

专业: 20XX级材料成型及控制工程班级: X班

指导教师: X X X 职称:讲师

2012年12月14日

攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

题目65Mn刹车弹簧热处理工艺设计

1、课程设计的目的

使学生了解、设计65Mn刹车弹簧热处理生产工艺,主要目的:(1)培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力,并使其所学知识得到巩固和发展。(2)学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。(3)进行热处理设计的基本技能训练,如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)

内容:进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求,选定能实现技术要求的热处理方法,制定工艺参数,画出热处理工艺曲线图,选择热处理设备,设计或选定装夹具,作出热处理工艺卡。最后,写出设计说明书,说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。

要求:(1)分析生产加工及热处理过程中可能出现的缺陷,针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。

(2)提交设计说明书(或设计报告),3~5千字,提交设计说明书。

3、主要参考文献

[1] 崔明择主编.工程材料及其热处理[M]. 北京:机械工业出版社,2009.7.

[2]崔忠析主编.金属学与热处理(第二版)[M]. 北京:机械工业出版社,2007.5

[3]王建安. 金属学与热处理[M]. 北京:机械工业出版社,1980

[4]中国机械工程学会.热处理手册[M]. 北京:机械工业出版社,2006.7

[5] 范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京:国防工业出版社,2006.3

4、课程设计工作进度计划

第18周:对给定题目进行认真分析,查阅相关文献资料,做好原始记录。

第19周:撰写课程设计说明书,并进行修改、完善,提交设计说明书。

指导教师(签字)日期年月日

教研室意见:

年月日

学生(签字):

接受任务时间:年月日

注:任务书由指导教师填写。

课程设计(论文)指导教师成绩评定表题目名称65Mn刹车弹簧热处理工艺设计

评分项目分

评价内涵

工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律,工作刻苦努力,具有良好的科学

工作态度。

02 科学实践、调研7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠

道获取与课程设计有关的材料。

03 课题工作量7 按期圆满完成规定的任务,工作量饱满。

能力水平35% 04 综合运用知识的能力10

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题,

能正确处理实验数据,能对课题进行理论分析,

得出有价值的结论。

05 应用文献的能力 5

能独立查阅相关文献和从事其他调研;能提出并

较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种

信息及获取新知识的能力。

06

设计(实验)能力,方案

的设计能力

5

能正确设计实验方案,独立进行装置安装、调

试、操作等实验工作,数据正确、可靠;研究思

路清晰、完整。

07 计算及计算机应用能力 5 具有较强的数据运算与处理能力;能运用计算机

进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。

08

对计算或实验结果的分析

能力(综合分析能力、技

术经济分析能力)

10

具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能

力。

成果质量45% 09

插图(或图纸)质量、篇

幅、设计(论文)规范化

程度

5

符合本专业相关规范或规定要求;规范化符合本

文件第五条要求。

10 设计说明书(论文)质量30 综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,

结论严谨合理;实验正确,分析处理科学。

11 创新10 对前人工作有改进或突破,或有独特见解。

成绩

指导教师签名:年月日

摘要

本课程设计了65Mn刹车弹簧热处理工艺设计。主要包括淬火、低温回火等过程。在不同阶段,根据需求不同选择恰当方式进行处理,可获得不同的性能要求。65Mn,锰提高淬透性,φ12mm的钢材油中可以淬透,表面脱碳倾向比硅钢小,经热处理后的综合力学性能优于碳钢,但有过热敏感性和回火脆性。热处理及冷拔硬化后,强度较高,具有一定的韧性和塑性;在相同表面状态和完全淬透情况下,疲劳极限与合金弹簧相当。

关键词:65Mn,淬火,低温回火

目录

摘要...............................................................................................................................

1、设计任务 (6)

1.1设计任务 (6)

1.2设计的技术要求 (6)

2、设计方案 (7)

2.1A65Mn刹车弹簧热处理设计的分析 (7)

2.1.1工作条件 (7)

2.1.2失效形式 (7)

2.1.3性能要求 (8)

2.2 65Mn材料 (8)

3、设计说明 (8)

3.1加工工艺流程 (8)

3.2具体热处理工艺 (9)

3.2.1锻造工艺 (9)

3.2.2预备热处理工艺 (10)

3.2.3机械加工 (13)

3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (13)

4、分析与讨论 (15)

5、结束语 (19)

6、热处理工艺卡片 (20)

参考文献 (21)

1、设计任务

1.1设计任务

65Mn刹车弹簧热处理工艺过程

1.2设计的技术要求

65Mn低合金圆钢必须应具备高的弹性极限和高的屈强比,以避免弹簧钢在高载荷下产生永久变形;同时还要求有良好的淬透性和低的脱碳敏感性,使弹性极限大幅度降低;以及良好的表面质量,在冷热状态下容易加工成形和良好的热处理工艺性。在热状态下成型的弹簧热成型弹簧钢的热处理工艺。用这种方法成型弹簧钢多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧钢则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。

2、设计方案

2.1 65Mn刹车弹簧热处理设计的分析

2.1.1工作条件

用于冷态金属成型的模具钢称为冷作模具钢,如制造各种冷冲模,冷拉模,冷挤压模的钢种。这类模具工作时的工作温度一般不超过200~300℃[2]。

65Mn钢是我国最常用的冷作模具钢之一,由于其具有硬度高、强度大、热处理时体积变形小等特点,故多用于高负荷、高精度、高寿命的冷变形模具。被广泛用来制造承受负荷大、生产批量大、耐磨性要求高,热处理变形量要求小和形状复杂的零件。

2.1.2失效形式

冷模具钢的主要失效形式有过载时效、磨损失效、咬合失效和疲劳失效四种。

①过载失效。模具材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷(包括随机波动载荷)作用引起的失效,当材料韧性不足易产生脆断和开裂,当强度不足易产生变形和镦粗失效。冷挤压和冷镦模具易产生此类失效。

②磨损失效。模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗,使工作部位(刃口、冲头)形状和尺寸发生变化引起的失效。对工作表面尺寸和质量要求高的冲裁模、挤压模易产生此类失效。

③咬合失效。模具工作部位与被加材料在高压力摩擦下,润滑膜破裂发生咬合--被加工材料“冷焊”到模具表面,引起被加工产品表面质量出现划痕等失效。在拉深、弯曲模及冷挤压模中易发生此类失效。

④多冲疲劳失效。冷作模具承受的载荷都是以一定冲击速度和能量反复作用,其工作状态与小能量多冲疲劳实验相似。由于材料硬度高,多冲疲劳寿命多在1000~5000次左右,而且裂纹萌生期占绝大部分,疲劳源和裂纹扩展区不明显。多冲疲劳失效常见于重载模具,如冷挤压、冷镦冲头模具。

2.1.3性能要求

冷冲模具主要用于完成金属或非金属材料的冷态成型,包括冲裁模、弯曲模、拉深模、挤压模、镦锻模等[3]。

①冲裁模工作部位是刃口,要求工作中刃口不易崩刃,不易变形,不易磨损和不易折断。

②弯曲和拉深模用于板材料的成型,工作应力一般不打。拉深模要求工作面保持光洁,不易发生粘附磨损和擦伤;弯曲模初以上要求外,还要求有一定的抗断裂能力。

③挤压模和镦锻模主要用于材料体成型,工作应力大,其中挤压模具应力更大。材料在型腔中剧烈变形同时产生热量,模具在反复应力和温度约300℃环境中工作。要求模具工作时不易变形,不易开裂,不易磨损。

2.2 65Mn材料

锰提高淬透性淬透性,直径12mm的钢材油中可以淬透,表面脱钢倾向比硅钢小,经热处理后的综合力学性能优于碳钢,但有过敏性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧,坐垫弹簧、弹簧发条,也可制作弹簧环、气门簧、离合器黄片、刹车弹簧及冷拨钢丝令卷弹卷等。热处理范围:

3、设计说明

3.1加工工艺流程

65Mn刹车弹簧的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程: 下料→锻造→预备热处理→退火→淬火+低温回火→回火→消除应力回火。

65Mn成分[5]见表3.1。

表3.1 A 的化学成分(质量分数,%)

C Si Mn Cr Ni Cu

0.62~0.70 0.17﹤0.37 0.90﹤1.20 ≤0.25 ≤0.30 ≤0.25

成分分析:

C 可保证形成大量的合金碳化物,淬火加热时,一部分融入奥氏体中,提高其稳定性,同时也使马氏体中的合金元素含量增加,保证其硬度;而未溶的碳化物则起细化晶粒、提高韧性的作用.并提高钢的耐磨性。

Si能显著提高钢的弹性极限,抗压强度和抗拉强度,提高钢的耐热性和抗腐蚀性。

Mn 提高钢韧性、强度、硬度和耐磨性、耐磨性。提高钢的淬透性,改善钢的热加工性能。锰量增高,降低抗腐蚀能力、焊接性能。锰为弱碳化物形成元素。

Cr是主要的合金元素,它使钢的淬透性大大增加,提高其回火稳定性,并产生二次硬化现象。铬与碳形成高硬度的碳化物,加热时未溶的碳化物可细化晶粒、提高钢的耐磨性的作用。

Ni 在钢中强化铁素体并细化珠光体,提高强度提高屈服强度,减小钢的缺口敏感性,降低钢的低温脆性转变温度。镍加入钢中还可提高耐酸碱性,对大气以及盐都有抗蚀能力,是不锈钢中的主要元素之一。

3.2具体热处理工艺

65Mn的热处理包括初期的锻造和预先热处理,以减少碳化物的不均匀分布,为后续淬火、回火提供优良的原始组织。

65Mn热处理工艺分析:

①模具钢原材料一般为锻环形材或棒材,其内容组织中碳化物呈沿晶界网状分布,这种组织如果不经过进一步的锻造加工,使用时裂纹容易沿晶界萌生并扩张,降低模具的承载能力,最终导致模具的早期崩裂。

②通过锻造和随后的球化退火处理,形成均匀,细小,弥散分布的碳化物,改善模具内部的组织条件,尤其是碳化物分布,为最终热处理准备组织条件,避免局部的应力集中产生热处理开裂,同时有助于提高模具的寿命,解决断裂和龟裂问题。

③65M属于高碳高铬钢,含碳量和含铬量高,形成了大量的碳化物和高合金度的马氏体。使钢具有高硬度、高耐磨性。65M中的钼增加钢的淬透性并且细化晶粒,钒能细化晶粒增加韧度。又能形成高硬度的VC,以进一步增加钢的耐磨陛。铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。由于Cr的大量存在,钢液结晶时析出的大量共晶碳化物,硬度很高的铬铁复合碳化物(Fe,Cr)7C3,极为稳定,常规热处理无法细化。即使经压延后,在较大规格钢材中。仍保留明显的带状或网状碳化物,碳化物分布不均匀,而带状或网状碳化物区是一个脆性区,其塑性、韧度差,不能承受大的冲击力,裂纹很容易在这里萌生与扩展,往往成为裂纹产生的主要原因。较大的碳化物周围常常有空洞、位错等缺陷汇聚,在交变负荷的作用下,这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。碳化物偏析严重,在碳和合金元素富集的区域,钢的熔点降低,易导致模具热处理时过热,使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少,降低淬火后的硬度,且导致碳合金元素富集区与贫乏区之间产生大的组织应力,从而增大模具热处理后的变形量。为了碎化、细化共晶碳化物,把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均匀性,细化碳化物的粒度,一般A使用时都需要进行锻造和预先热处理, 以减少碳化物的不均匀分布, 为后续淬火、回火提供优良的原始组织[6]。

3.2.1锻造工艺

①温度控制

65M导热性差,锻造温度较窄,加热速度不能太快,加热要均匀。一般锻造最好选择在单相区进行。较高的锻造温度易于塑性变形。但Crl2MoV钢共晶温度较低(约l150℃),稍不注意就会发生过热和过烧。过低的开锻温度使得开停锻温度范围变窄,相应要增加变形火次。过低的终锻温度会产生加工硬化,产生内外裂纹。终锻温度如选在Aam线以上,则会在锻后的冷却过程中,沿着晶界析出二次网状渗碳体,这将使得锻件的力学性能大为下降。如选在Aam和A1线之间的温度区间锻造,由于塑性变形的机械破坏作用,可使析出的二次网状渗碳体呈弥散状。Crl2MoV的终锻温度应控制在Aam线以下、Al线以上50~100℃。

②锻造方法

采用径向十字镦拔法。毛坯料沿轴向镦粗后,在横截面中两个互相垂直方向进行反复镦拔。适用于对金属纤维组织方向要求不严格的锻件的锻造。这种方法效果较理想,中心和边缘处碳化物偏析相差不大,没有明显的力学性能差异,且由于坯料与锤砧接触面经常改变,不致造成局部温度降低过多,断面产生裂纹的危险性大为减小[1]。

65Mn的锻造加热曲线如图3.1所示,

锻造加热曲线

锻件终锻后应立即打标记并随炉缓冷(炉膛温度700℃) ,严禁空冷或放置在潮湿的地面上冷却。为便于后续加工, 锻件在冷却后, 应在24~32 h内进行退火处理[7],一般采用等温球化退火。

3.2.2预备热处理工艺

(1)球化退火

锻造后最常用的预先热处理是球化退火, 以便获得细小、均匀的球形碳化物分布。完全退火将使65M形成网状碳化物,而且在最终的淬火、回火过程中仍能保持, 这将使其脆性增加而不能使用。球化退火工艺[8]如图3.2所示。球化退火后的组织为索氏体型珠光体+粒状碳化物, 硬度为207~255HB。

图3.2 65M球化退火工艺曲线

(2) 调质处理

当锻件的碳化物偏析比较严重,常规球化退火工艺效果不理想时, 可采用锻后调质处理,即锻后稍作停留或在精加工前增加一道调质工序,也可利用锻后余热直接进行球化退火或循环球化退火。调质处理后锻件能获得均匀细致的索氏体组织,不仅可保证工件最后淬火具有均匀的硬度,而且有利于淬火后减小工件的变形, 增加工件的尺寸稳定性。65M的调质处理工艺[9]见图3.3所示。

图3.3 65M的调质处理工艺

3.2.3机械加工

对于冷作模具切消加工最好安排在热处理淬火之前(除非模具过于复杂),目的在于避免机械加工过程中在表面形成的拉应力,导致模具疲劳性能的降低。线切割电脉冲加工为材料的熔化加工过程,加工后容易在模具表面形成熔化层和热影响层,降低模具表面的硬度,耐磨性,减小热处理表面形成的压应力而降低模具的热疲劳性能,因此热处理后一般最好不再进行线切割电脉冲加工或者减小加工余量,或者采用加工后研磨,抛光的方式减小表面加工层的影响,以避免切削加工,尤其是线切割电脉冲加工对模具表面损伤而影响的模具寿命。

3.2.4淬火热处理工艺

65Mn淬火热处理工艺

热处理淬火的冷却过程及方法与零件韵质量、产l品成本和] 人的劳动条件有密蜘的关系正确地选用冷却介质,可以减少零件的淬火变形、防止开裂,倮证获得所需鲰组织和性能,还能改工艺,掘商生产率,节约能源,降低成术,消蹂污染和改善劳动条件。理想的簿火冷却介质柏:冷却性能方面应该在奥氏体稳定性较小的温世范围内具有足够的冷却能力,-以避鱼过冷奥氏休的先期分解而在马氏伴转变的滏廖范内保持缓慢的速度以减少冷却应力夏由此导致的淬火变形 j开裂。

在化学性能方面应有良好的热稳定性,不热分解}耐腐蚀,不腐蚀零件及设备和不污染环境。另外应具有操作安全性,不着火;无论是浸入式冷却或喷淋式冷却都能适用。常用的淬火冷却介质~水油,址热处理淬火时广泛采用的传统冷却介质。水与油在冷却性能方面各有其优缺点,水在低温时冷睫E度,又因为气膜影响,而常有冷却不均匀而使零件易变形与开裂j油则因为在珠光体转变温度范围内冷却过于缓慢,冷却能力低,臻稳定性差,易氧化,裂解和老化,影响淬火零件出现软点,甚至淬不硬。

水基淬火冷却介质鼍化指标表1

外观| (颜色)有效成

(%)

密度(20℃)

(g/cm)

凝固点

(℃)

PH值

粘度(25℃)

(Pas)

折射率糖度

QYO母液RT8—15 SST101 乳白浅黄色

桔黄色

浅黄色

≥4.5

3

2

1—1.2

1.02

1.014

8

7—8

7—9

9.5

7—10

1.336

1.336

2.2

1.2

冷却的性参数表2

特性温度

(℃)

特性时间

(S)

最大冷却速度

(℃/S)

冷却温度

(℃)

RT8—16(中等搅拌)RT8—16(静止)

0.4%QYO

SST101

576

540

440

756—763

0.9

4.1

10.3

1.8

1600

200

280

142

1000

400

520

400

604

204

(1000℃油淬后回火)力学性能与回火温度的关系表3

(

3.2.5物理性能

65mn弹簧钢物理性能包括导电性能、导热性能、导磁性能。弹簧钢物理导电性能是指65mn金属材料传到电流的物理性能能力。纯金属具有良好的导电物理性能。一般来说65mn金属材料纯度越高,导电物理性能也就越好。合金和弹簧钢的导电物理性能一般都比纯金属差。工业上常使用导电物理性能强的铜,铝制造导电材料,用电阻很高的合金弹簧钢来坐电热元件。弹簧钢导热物理性能是65mn金属材料传到热量的能力。65mn弹簧钢金属中铜和银的导热物理性能最好。纯金属的导热物理性能比合金和弹簧钢好,并随合金和弹簧钢元素的含量升高,导热物理性能也越差。如高碳钢、铸铁,65mn弹簧钢,碳钢,高合金弹簧钢的导热物理性能都比低碳钢、低合金钢差得很多。

4、分析与讨论

热处理缺陷特征、原因及防止措施

热处理缺陷指在热处理生产过程中产生的使零件失去使用价值或不符合技术条件要求的各种不足,以及使热处理以后的后序工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。有裂纹、变形、残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性。第一类热处理缺陷:最危险缺陷如裂纹,其中最主要是淬火裂纹,其次加热裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹等。热处理中最常见的缺陷是变形,其中淬火变形占多数。产生原因是:相变和热应力。第三类热处理缺陷:生频率和严重性较低,如残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其它缺陷。概括为:热处理前、热处理中和热处理后。热处理前:设计不良、原材料或毛坯缺陷。热处理中:工艺不当、操作不当、设备和环境条件不合适。热处理后:磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性;应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形等。热处理缺陷的影响:直接影响产品质量、使用性能和安全,所以准确分析和判断十分重要。分析方法:断口分析(裂源位置、扩展方向、断裂性质和方式)、化学分析(材料成分、沉积物、氧化物)、金相分析(晶粒、组织、晶界)、力学性能试验(硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度)、验证试验(原工艺和改进工艺对比)、综合分析(得出缺陷产生的几种主要原因,提出改进措施)。产生原因:内应力作用下发生,最终断裂。条件是内应力>脆断强度。、断裂类别:裂纹按扩展程度:(失稳)可发展裂纹、阻断裂纹(不断裂)。断裂:脆性断裂和韧性断裂。多数为脆性断裂(断口灰亮色)温速度过快(多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件)、表面增碳或脱碳[合金钢、低碳马氏体钢20SiMn2MoV,高锰钢(Mn13)]、过热或过烧(高速钢、不锈钢)、氢致裂纹(条件:足够氢、对氢敏感的金相组织和三向应力。措施:脱氢、低温火、

自然时效、低氢淬火)温速度过快(多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件)、表面增碳或脱碳[合金钢、低碳马氏体钢20SiMn2MoV,高锰钢(Mn13)]、过热或过烧(高速钢、不锈钢)、氢致裂纹(条件:足够氢、对氢敏感的金相组织和三向应力。措施:脱氢、低温回火、自然时效、低氢淬火)冶金因素:材料质量:冶金缺陷扩展成淬火裂纹。化学成分:①、碳量超高,倾向越大。②、合金元素:双向作用。、原始组织:粗大组织或魏氏组织倾向大。球状组织倾向小。截面尺寸过大或过小不易淬裂。截面突变处:淬裂倾向大。加热:加热温度升高,淬裂倾向大;保温时间长,倾向大;加热炉(选用真空或电炉)。冷却:Ms点以上冷却时不易淬裂,在Ms点以下时易淬裂(但若缓慢冷却,也不易淬裂)。防止淬裂措施:M等温淬火、分级淬火、水-油淬火、水-空气双液淬火。A、正确设计产品。技术性和经济性。结构设计①、截面尺寸均匀;②、圆角过渡;③、形状:球形冷却快于板料。热处理条件、形状复杂精度高的零件,粗精加工之间的淬火前应安排去应力退火。大截面零件(直径或厚度>50)的高碳钢:淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化退火。淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。高铬钢、轴承钢和高速钢:避免偏析,严重时应降低淬火温度。介质:真空、保护气氛、电阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。加热速度:对碳素钢、低合金钢和中合金钢可较快速度加热;对高碳高合金钢要合适;对大、复杂的高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金钢采用限制加热速度或预热法。及时回火。局部包扎。其它热处理裂纹:回火裂纹:多出现于高速钢或高合金工具钢。冷处理裂纹:高速钢刀具、工模具冷至-80度以下的淬火处理时易出现裂纹。时效裂纹:高温合金多。磨削裂纹:出现于淬硬工具钢或经渗碳、碳氮共渗并淬火的零件。电镀裂纹:由于内应力引起应力腐蚀裂纹。产生原因:热处理应力引起。对质量影响最大:淬火变形。类别:尺寸变化和形状畸变。影响因素:成分(Mn、Cr、Si、Ni、Mo、B 等降低Ms点,减小淬火变形)。工业上应用:微变形钢(含较多的Si、W、V等合金元素)。粒状组织变形小,片状较大,条状变形最大。组织愈均匀,变形越小。应力集中越严重,则变形倾向越大。形状愈不对称,或冷却的不均匀性

愈大,淬火后变形也愈明显。工艺参数:不均匀加热,加热温度(组织应力小、热应力大),冷却速度(越快→内应力越大→变形越大)冷处理目的:保持精度和尺寸稳定。冷处理使体积膨胀;低温回火和时效一方面使体积缩小,另一方面引起形状畸变。机械矫正法:冷压校正、热压校正、加压回火校正、锤击校正。热处理校正:在Ac1温度以下加热急冷:对胀大变形的工件进行收缩处理;淬火胀大法:对收缩变形的工件进行胀大处理。

5、结束语

65Mn刹车弹簧片热加工工艺流程一般为:下料→锻造→预备热处理→退火→正火→低温回火→淬火→回火→消除应力回火。在热处理过程,不同处理得到不同的组织形态,保证下一步有效地进行。对于出现的相关缺陷我们可以采用下列方法进行修正脱氢、低温火、自然时效,控制冷却速度,机械矫正等方法。通过这次设计使我了解到了65Mn刹车片弹簧的热处理工艺过程以及相关的理论知识,对丰富自己的知识面,提高自己的设计能力有很大帮助。

6、热处理工艺卡片

零件名称65Mn弹簧刹车片热处理工艺卡处理要求:退火、正火、调温回火、回火、消除应力回火

热处理技术要求:恰当控制温度和时间

硬度:大于等于48HRC

材料:A

工序号名称

装料工艺规范冷却

工具数

一工具

装数量

/

温度/℃

加热时

保温时

/h间

合计介质

温度

/℃

1 退火810 -- -- -- 炉冷

2 正火810 空冷

3 调温回火680—700 油/水冷

4 回火360—570 空冷

5 消除应力

回火

250—360 空冷

6

更该日期更改

单号

更改

标准

弹簧的热处理

弹簧的热处理工艺(P103) 弹簧的热处理工艺,主要是根据弹簧的品种和加工状态来制定的,概括起来可分为三种类型, 第一种,凡是用经过强化处理的钢丝,如碳素弹簧钢丝,琴钢丝,, 油淬火回火弹簧钢丝和 钢带一冷成形工艺制作的弹簧,形成后只需进行去应力退火处理 第二种,凡是用经过固溶处理和冷拉强化的奥氏体不锈钢, 沉淀硬化的不锈钢钢丝, 钢带和铜镍合金材料以冷成形工艺制作的弹簧,成形后需进行时效硬化处理. 第三种,凡是用热成型和以退火材料冷卷的弹簧,均需进行淬火回火处理。 弹簧的淬火和回火 1弹簧的淬火淬火就是把钢加热到临界温度AC3或AC1 以上保温一定时间,使其奥氏体化,再以大于临界了冷却速度急剧了冷却,从而获得马氏体组织的热处理方法。 对于一般热卷螺旋的弹簧,热弯板簧以及热冲压的蝶形弹簧,最好是在热成之后,利用其余热立即淬火。这样可以省去一次加热,减少弹簧的氧化脱碳程度,既经济又改 善了弹簧的表面质量。例如60Si2MnA钢板弹簧目前采用的热处理工艺是在900—925℃弯片之后,在850—880℃入油淬火。若受条件限制,也可在成形之后重新加热淬火。 冷成形的弹簧剩余应力较大,在淬火加热时,由于剩余应力的释放,变形较大。为了保证弹簧尺寸精度,可在淬火之前加一次去应力退火处理,这样可以减轻淬火加热变形程度. 弹簧的淬火温度可根据弹簧材料的临界温度而定.淬火后弹簧材料的金相组织中,应无自由铁素体和渗碳体,以免导致不均匀变形或疲劳强度的下降.淬火加热时,应尽量防止氧化和脱碳.为了保证弹簧的质量,在弹簧钢材的技术标准和各种金属弹簧的制造与验 收技术条件中,对脱碳层的深度都有明确规定. 目前,大型弹簧成形加热和淬火加热,多采用火焰炉或电炉.为了防止或减轻表面氧化和脱碳,得到较高的表面质量,最好采用可控制气氛的加热炉,或使炉中气氛略带还原性,并采用高温快速加热的方法,对中小弹簧,可用脱氧良好的盐浴炉进行淬火加热. 弹簧淬火宜在油中冷却,以避免变形和开裂.用尺寸较大的碳钢材料制造的弹簧,当要求不高时,可用水冷. 为了减小变形量,除了采用正确的加热和冷却方法外,有时还采用专用淬火夹具进行成形淬火,例如板簧在弯板机上淬火,中,小型螺旋弹簧装在心轴上或专用夹具上进行加 热和冷却. 2.弹簧的等温淬火主要应用在要求热处理变形小和希望获得良好的塑性和韧性的 情况. 等温淬火就是将弹簧加热到钢种的淬火温度,保温一定时间,以获得均匀的奥氏体组织,然后淬入Ms点以上20—50℃的熔盐中,等温足够的时间,使过冷奥氏体基本上完全转变成贝氏 体组织,再将弹簧取出,在空气中冷却.这种处理比普通淬火,回火处理的材料具有更高的延 展性和韧性,而且弹簧极少变形或开裂.如果在等温淬火后再加一次略高于等温淬火温度的 回火,则弹性极限和冲击韧性还能有所提高,而强度并没有大的变化. 等温淬火时,盐浴的温度是根据弹簧所要求的力学性能决定的,必须严格控制.通常是稍高于该钢种的Ms点,获得下贝氏体组织.如温度偏高,得上贝氏体组织,其硬度较前者低;如温度过低,虽能提高弹性极限,但塑性,韧性较差,以致失去等温淬火的优越性. 弹簧的等温淬火规范,即等温淬火温度和等温淬火保温时间,必须按照该钢号的等温转变 曲线图确定.表4-1为几种常用弹簧钢丝的等温淬火规范. 2.弹簧的回火将淬火后的弹簧重新加热到低于Ac1的某一选定温度,并保温一定时间,

65Si2MnWA弹簧钢的热处理工艺设计

攀枝花学院 学生课程设计(论文) 题目:65Si2MnW A弹簧钢的热处理工艺设计学生姓名: 学号: 所在院(系):材料工程学院 专业: 20 XX级材料成型及控制工程班级:材料成型及控制工程一班 指导教师: X X 职称:讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书 注:任务书由指导教师填写。

课程设计(论文)指导教师成绩评定表

摘要 本课设计了65Si2MnWA弹簧钢的热处理工艺设计。其主要的工艺过程包括锻造、预备热处理(去应力退火)、渗碳、油淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。65Si2MnWA弹簧钢是热轧弹簧钢中合金弹簧钢的一种,钢中含碳量增加能有效的提高冷变形强化或马氏体相变强化效果,获得较高的强度和弹性极限,这是碳素弹簧钢的主要优点。但是,碳素弹簧钢的淬透性小,抗应力松弛性能不够好、耐蚀性差和弹性模量温度系数较大,只能用于制造截面积较小、工作温度不高的弹簧。为了改善上述性能,在钢中加入Si、Mn、Cr、Ni、V、W、Nb及B等合金元素制成合金弹簧钢。 关键词:65Si2MnWA弹簧钢,去应力退火,淬火,低温回火

目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2设计的技术要求 (1) 2、设计方案 (2) 2.1 65Si2MnWA弹簧钢设计的分析 (2) 2.1.1工作条件 (2) 2.1.2失效形式 (2) 2.1.3性能要求 (2) 2.2钢种材料 (3) 3、设计说明 (4) 3.1加工工艺流程 (4) 3.2具体热处理工艺 (4) 3.2.1预备热处理工艺 (5) 3.2.2机械加工 (5) 3.2.3渗碳工艺 (5) 3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (6) 4、质量检验项目 (7) 5、分析与讨论 (8) 6、结束语 (9) 7、热处理工艺卡片 (10) 参考文献 (11)

【弹簧处理工艺】复位弹簧工作原理

【弹簧处理工艺】复位弹簧工作原理 弹簧处理工艺 弹簧处理工艺 1整定处理Setting 又称“立定处理”。将热处理后的压缩弹簧压缩到工作极限载荷下的高度或压并高度(拉伸弹簧拉伸到工作极限载荷下的长度,扭 转弹簧扭转到工作极限扭转角),一次或多次短暂压缩(拉伸、扭转)以达到稳定弹簧几何尺寸为主要目的的一种工艺方法。2加温 整定处理Hot-setting 又称“加温立定处理”。在高于弹簧工作温度条件下的立定处理。 3强压处理[Compressive]prestressing 将压缩弹簧压缩至弹簧材料表层产生有益的与工作应力反向的残余应力,以达到提高弹簧承载能力和稳定几何尺寸的一种工艺方法。 4加温强压处理Hot-[compressive]prestressing 在高于弹簧工作条件下进行的强压处理 5强拉处理[tension]prestressing 将拉伸弹簧拉伸至弹簧材料表面产生有益的与工作应力反向的残余应力,以提高弹簧承载能力和稳定其几何尺寸的一种工艺方法。 6加温强拉处理Hot[tension]prestressing 在高于弹簧工作温度条件下进行的强拉处理 7强扭处理[torsion]prestressing 将扭转弹簧扭转至弹簧材料表层产生有益的与工作应力反向的残余应力,以提高弹簧承载能力和稳定其几何尺寸的一种工艺方法。

8加温强扭处理Hot[torsion]prestressing 高于弹簧工作温度条件下进行的强扭处理。 几种常见弹簧介绍 (1)控制直径(Controllingdiameter)(a)外径、(b)内径、(c)所套管之内径、(d)所穿圆杆之外径。 (2)钢丝或钢杆之尺寸(Wireorbarsize)。 (3)材料(种类及等级)。 (4)圈数:(a)总圈数及(b)右旋或左旋。 (5)末端之形式(Styleofends)。 (6)在某一挠区长度下之负荷。 (7)一寸至几寸长度变化范围内之负荷比率。 (8)最大体高“自由长”(Maximumsolidheight)。 (9)运用时之最小压缩高。 压缩弹簧(CompressionSpring)乃变体弹簧第一种,由直筒型、 锥形至缩、凸腰形,乃至各种尾端之变体,均可依设计成型。 拉伸弹簧(ExtensionSpring) (1)自由长度:(a)总长度、(b)全部圈长、(c)自钩圈内之长度。 (2)控制直径:(a)外径、(b)内径、(c)所套管之内径。 (3)钢丝尺寸“线径”。 (4)材料(种类、等级)。 (5)圈数:(a)总圈数及(b)右旋或左旋。 (6)末端之形式。

弹簧热处理常见的问题及预防

弹簧热处理常见的问题及预防 热处理是指材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。而在弹簧的热处理过程中会出现这样那样的问题,那么我们该如何预防那些问题的出现呢? 弹簧热处理常见问题一:开裂和变形 弹簧淬火后的开裂和变形是热应力和组织应力共同作用的综合结果。热应力是弹簧在淬火加热和冷却的过程中材料表面和内部存在温差造成热胀冷缩不一 致造成的。 组织应力是由于奥氏体和其转变产物的比容不同以及弹簧的表里各部分之 间的组织转变时间不同造成的内应力。热应力的特点是弹簧表面受到压应力,内部受到拉应力。组织应力的特点是弹簧表面受限时发生永久变形,如果超过强度极限,弹簧机会开裂。 一般说,大多数弹簧的线径都比较细,热应力相对比较小,占主要的组织应力,尤其有些弹簧在水淬以后组织应力很大,如控制不当容易造成开裂。 预防淬火裂纹,从热处理方面应该减少内应力着手,在淬火的过程中注意 一下几点: (1)过热倾向较大的弹簧材料如65Mn,Si-Mn系弹簧钢,加热温度不宜取的太高,以免过热。 (2)在保证淬透的情况下,尽量使用冷却性能温和的介质。对线径较粗,油淬不能淬透,要改用水淬的弹簧,加热温度可以适当降低20-40℃,水冷到250℃左右即可出水空冷,以减少组织应力。 (3)淬火后的弹簧要及时回火,水淬的弹簧最好能立即回火,油淬弹簧一般也应在8h内回火完毕,一时来不及回火的弹簧应先进行一次低温消除应力回火。 弹簧和其他刚性零件不同,柔度大,加热时容易变形,为减少变形,可使用淬火压床进行定型淬火,在回火时则可采用定型夹具,套芯棒、管子或对弹簧间距加入楔子等办法把变形矫正后回火。 弹簧热处理常见问题二:过热和过烧 淬火加热温度过高或在高温下停留的时间过长,都会使奥氏体晶粒粗大,淬火后得到粗针状的马氏体组织,甚至出现魏氏组织,弹簧过热后脆性上升,疲劳性能下降,容易形成淬火裂纹,或弹簧早期失效。 弹簧过热后可以通过细化晶粒的退火予以补救。假如加热的温度过高。以致奥氏体晶界局部已经熔化,这种行为称之为过烧,过烧的退火无法补救,只能报废。造成过热过烧的原因大都是在成型或热处理时炉温失控,有时弹簧碰到电热丝或电极棒也会造成局部过热或过烧。 弹簧热处理常见问题三:硬度过高和过低 硬度过高一般是由回火温度过低或保温时间不足引起的,造成上述情况的原因有测温仪表失灵、钢种搞错(如60Si2Mn当作50CrVA),有时在用箱式炉回火时,尤其当装炉量较大时,各部分的炉温常常很不均匀,靠近炉门处的炉温偏低、,在此区域回火的弹簧可能也会发生硬度偏高的现象。硬度过高的弹簧可以进行再次回火予以纠正。 造成硬度过低,淬火方面原因是淬火的温度过低,保温时间不足,或冷却速度不足,回火方面的原因是回火温度太高。硬度过低的弹簧要进行重新淬火回火

SiMn弹簧钢的热处理工艺

S i M n弹簧钢的热处理工 艺 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺 目录 1 选材论证 弹簧刚定义 弹簧钢分类 截面硬度分部曲线 2 材料选择 给定条件 技术要求 材料的选择 材料合金元素的分析 3 设计说明书 工艺流程 原材料检验 预备热处理 淬火加中温回火 去应力退火 交验 工装图 4 技术文件 真空炉设备的简介及操作规程

工艺守则 金相组织检验规程 常用炉型的选择 5 参考文献 摘要 通用合金弹簧钢是用途最广、最重要的弹簧材料.分析了标准合金弹簧钢的合金化特点及常用合金系列.标准合金弹簧钢使用的合金元素不够广泛,合金系列比较简单,未能充分利用多元合金化的效应.分析和研究了弹簧钢合金化的最新发展趋势.其特点是在更广泛和深入地研究合金元素作用、合金系列及合金化理论的基础上,扩大了合金元素的使用范围,特别是使用了很多以前未曾用过的微量合金元素,发展了大量多元(甚至七元或更多)合金系列,充分利用合金元素的复合合金化效果,明显改善了弹簧钢的性能 关键词:弹簧合金钢热处理 1选材论证 1.1弹簧钢定义: 弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性,而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力,即在规定的范围之内,弹性变形的能力使其承受一定的载荷,在载荷去除之后不出现永久变形。 弹簧钢应具有优良的综合性能,如力学性能 (特别是弹性极限、弹性极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能,又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。为

热处理方案

中石化清江石化有限责任公司2台×2000m3液化气球罐 热处理工艺方案 二○○○年七月

目 录 1. 编制依据 2. 概况 3. 热处理方法与工艺 4. 流程与装置 5. 热处理前准备 6. 热处理操作 7. 劳动力组合与岗位细则 8. 热处理效果评定 9. 质量保证措施 10. 安全措施 11. 机具及材料一览表 12. 热工计算 13. 附图 13.1 2000m3球罐整体热处理工艺流程图(1) 13.2 2000m3球罐整体热处理保温图(2) 13.3 2000m3球罐整体热处理测点布置图(3) 13.4 2000m3球罐整体热处理工艺曲线(4) 13.5 2000m3下级板温度补偿电加热器布置图 (5) 13.6 喷嘴结构示意图(6) 13.7 焊接试板固定示意图(7)

1. 编制依据及执行规范 1.1 编制依据 1.1.1 2000m3球罐工艺图 1.2 执行规范 1.2.1 《球形储罐施工及验收规范》GBJ94-98 1.2.2 《球形储罐工程施工工艺标准》SHJ512-90 1.2.3 《钢制球形储罐》GB12337-98 1.2.4 《钢制压力容器》GB150-98 1.2.5 《压力容器安全技术监察规程》 2. 概 况 2.1 概况介绍 清江石化有限公司2000m3液化气球罐为现场组焊的压力容器,根据施工图的要求为消除球罐组装与焊接的残余应力和变形,改善焊缝及热影响区的组织,减少产生应力腐蚀条件,需现场对这台球进行整体热处理。 2.2 主要技术参数 容 积 2000m3 内 径 φ15700mm 材 质 16MnR 介 质 液化石油气 壁 厚 48mm 设计压力 1.75Mpa 设计温度 50℃ 容器类别 Ⅲ 重 量 329624kg 结构形式 混合式

精密弹簧热处理方法

精密弹簧热处理方法 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 *冷成型的压缩弹簧冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。

一、工作条件以及材料与热处理要求 1.形状简单,断面较小,受力不大的弹簧 要求: 65 785-815℃油淬,300℃400℃、500℃。600℃回火,相应的硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火, HRC42-48. 2.中等负荷的大型弹簧 要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧65Mn 淬火回火HB280-370) 3.重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧 要求: 50CrVA、60SiMnA 860℃油淬,475℃回火,HRC40-45 4.在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧 要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418 5.机车、车辆、煤水车或板弹簧 要求: 55SiMn、60Si2Mn HRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441) 6.车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧 要求: 55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrA 淬火,回火,HRC40-47 或HB370-441 7.柴油泵柱塞弹簧、喷油嘴弹簧、农用柴油机气阀弹簧及中型、重 型汽车的气门弹簧和板弹簧 要求: 50CrVA 淬火,回火,HRC40-47

金属热处理及表面处理工艺规范

北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写:赵贵波 审核: 批准: 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月

目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29

弹簧的热处理

弹簧的热处理 弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。 由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。 在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙度能提高疲劳寿命。 为了获得所需的性能,弹簧钢必须具有较高的含碳量。碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9%之间,由于碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm的弹簧。对于截面尺寸较大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75%之间,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo等。它们的主要作用是提高淬透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地改善弹簧钢的力学性能,其中Cr ,W ,Mo还能提高钢的高温强度。 在热状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以上) 在冷状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm以下) 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹簧成型后只需在250C左右范围内,保温30min左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力,并使弹簧定型即可。 耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。

弹簧加工工艺

弹簧加工工艺 .亨特弹簧 我们在日常生活中会使用到很多的弹簧产品,弹簧表面上看是很简单的产品。在教科书里也是一笔带过的部分。但是大家所不知的是弹簧的生产其实并不容易!很多产品的设计者常常把所有的机构全部设计完成了后再让弹簧加工商来生产所需的弹簧。殊不知在设计时由于没有提前把弹簧考虑进去所以造成了之前的所有设计全部报废。因为弹簧他是在一根钢丝上产生的机械性能!他可调性很差!只有材料、外径、圈数、总长这几大项可调。但由于提前把机构就已设计死,这样就限制了弹簧的多项的不可调性。那么下面我就以我在东莞市亨特五金制品公司里里多年生产弹簧的经验和大家做一个简单的分享吧。 现在我就以常见的压缩弹簧的加工及每部分所产生的功能来介绍: 一.弹簧加工卷制: 弹簧主要性能的产品主要就是这个部份产生。这几个部份在弹簧生产过程中是必须有的,少一项都不能生产出一个合格的弹簧.目前弹簧的卷制使用的均为CNC电脑数控弹簧机 1.材料. 需要知道材质及材料的大小也就是线径。材质一般常见分类为钢丝、琴钢、不 锈钢及合金钢。选择弹簧材料时,应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循 环特性、工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。 为了保障弹簧能够可靠地工作,其材料除应满足具有较高的强度极限和屈服极限外,还必须具有较高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性、塑性和良好的热处理工艺性等。 表20-2列出了几种主要弹簧材料及其使用性能。实践中应用最广泛的就是弹簧钢, 其品种又有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢和铬钒钢等。图20-2给出了碳 素弹簧钢丝的抗拉强度极限。 弹簧材料选择必须充分考虑到弹簧的用途、重要程度与所受的载荷性质、大小、循环特性、工作温度、周围介质等使用条件,以及加工、热处理和经济性等因素, 以便使选择结果与实际要求相吻合。钢是最常用的弹簧材料。当受力较小而又要求 防腐蚀、防磁等特性时,可以采用有色金属。此外,还有用非金属材料制做的弹簧, 如橡胶、塑料、软木及空气等。 碳素弹簧钢(如65、70钢):价格便宜、来源方便,但弹性极限低; 低锰弹簧钢(如65Mn):淬透性好、强度较高,淬火后易产生裂纹 硅锰弹簧钢(如60Si2MnA):弹性极限高,回火稳定性好,力学性能良好; 铬钒钢(如50CrVA):耐疲劳和抗冲击性能好,价格贵,用于要求高的场合。 2.外径. 外径、内径及中径在知道线径的大小的前提下可以只提供其中的任意一项!但如不 知线径就必须要提供最少两项。 他们的关系式为: 1.外径-线径=中径 2.外径-中径=线径 3.中径+线径=外径

钢结构焊接热处理工艺

京隆发电有限公司烟气脱硝改造工程 钢结构焊接热处理工艺 施工措施 批准: 审核: 编制: 南京龙源环保有限公司京隆项目部

目录 一、编制依据 (2) 二、材料介绍 (2) 三、焊接施工流程 (3) 四、焊接工艺参数的选择 (3) 五、现场焊接顺序: (4) 六、现场技术管理 (9) 七、作业的安全要求及措施 (9)

内蒙京隆电厂2×600MW机组烟气脱硝工程,SCR钢架的主立柱、梁、垂直支撑全部采用"H"型钢,母材材质为Q345(属低合金结构钢),钢架主立柱采用分段对接方式连成一体,其中"H"型钢的腹板采用高强螺栓连接,翼缘板之间的连接采用对接焊接方式。 一、编制依据 1.1《火电施工质量检验及评定标准》(焊接篇)1996年版。 1.2《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004。 1.3《电力建设安全工作规程》(第1部分:火力发电厂) DL5009.1—2002。1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-2002。 1.5《管道焊接超声波检验技术规程》DL/T820-2002。 1.6《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-1996。 1.7京隆电厂脱硝钢架安装相关图纸 1.8《工程建设标准强制性条文》(电力工程部分)2006版。 二、材料介绍 1. Q345化学成分如下表(%): 2.Q345力学性能如下表(%): 其中壁厚介于16-35mm时,σs≥325Mpa;壁厚介于 35-50mm时,σs≥295Mpa

3. Q345钢的焊接特点 3.1 碳当量(Ceq) Ceq=0.49%,大于0.45%,可见Q345钢焊接性能不是很好,需要在焊接时制定严格的工艺措施。 3.2 Q345钢在焊接时易出现的问题 3.2.1 热影响区的淬硬倾向 Q345钢在焊接冷却过程中,热影响区容易形成淬火组织-马氏体,使近缝区的硬度提高,塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。 3.2.2 冷裂纹敏感性 Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。 三、焊接施工流程 1、坡口清理准备→点固→焊前预热→焊接→施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验(合格)焊接材料的选用 2、由于Q345钢的冷裂纹倾向较大,应选用低氢型的焊接材料,同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则,选用E5015 (J507)型电焊条。 3、对于要求焊接的部位严格按图纸要求施焊,注意坡口角度、间隙及焊角高度。 4、焊接过程应注意层间清理和层间检查,确保无裂纹、气孔、夹渣等缺陷,方可继续施焊。 5、焊接过程应注意接头和收弧质量,接头应熔合良好,收弧时弧坑应填满,以防弧坑裂纹。 6、焊接工作应一气呵成,更换焊条时应迅速,中途不应无故停顿,注意层间熔化,避免出现夹沟。焊接过程中途因故停止后重新焊接时,必须检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、生锈、水迹等,发现问题及时处理。 四、焊接工艺参数的选择

弹簧钢热处理工艺方法

弹簧钢热处理工艺方法有哪些? 答:弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧,在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法①退火与正火处理:球化退火和软化退火处理,硬度在225HBS。退火工艺见表6-4。表6-4 弹簧钢退火工艺序号钢号临界温度/℃退火正火Ac1/Ar1Ac3/Ar3Ms温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB 165727 /769752/730 答:弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧,在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法 ①退火与正火处理:球化退火和软化退火处理,硬度在≤225HBS。退火工艺见表6-4。 表6-4 弹簧钢退火工艺

②淬火、回火处理:淬火处理的加热温度见表6-5,一般在Ac3(或Acm)+( 30~50)℃。在盐浴炉中的加热系数a=0.5 min/mm,空气炉中的加热系数按1.2~2min/mm。空气炉加热时应防止氧化脱碳,装炉时可以在弹簧内径内穿入杆状吊具,且水平淬火,防止螺旋式工件变形。淬火介质选择时注意合金钢使用油淬火介质,大截面可以使用水油淬火。 回火处理时尽量选用带风机的回火炉,增加回火的均匀性,大多数弹簧的硬度在45~50HRC,片簧在40~45HRC。回火温度一般在400~500℃,回火保温时间按经验公式:保温时间T(min)=30+3d(适用于弹簧丝径d=12mm以下),T(min)=30+3d(适用于弹簧丝径d=12mm以上)。 回火之后一般采用水冷或油冷的快速冷却方式,防止回火脆性。

表6-5 弹簧钢淬火、回火工艺规范 ③贝氏体等温处理:根据Ms点确定贝氏体等温温度,淬火介质选用硝盐,经过等温处理的弹簧疲劳寿命高。(2)冷成型弹簧热处理工艺方法。对于冷轧钢带、钢板、冷拉钢丝成型的弹簧,需要进行去应力处理,压扭簧的处理温度在240~280℃;拉簧的处理温度在200~300℃,保温时间约30min处理,处理之后的冷却均采用水冷。

常见零件的热处理方式

一、齿轮 1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程 毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳(碳、氮共渗)、淬火及回火→(喷丸)→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程 配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用调质 3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程 锻坯→正火→粗车→高频预热→精车(内孔、端面、外圆)滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿 二、滚动轴承 1.套圈工艺流程 棒料→锻制→正火→球化退火 棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品 2.滚动体工艺流程 (1)冷冲及半热冲钢球 钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 (2)热冲及模锻钢球 棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 (3)滚子滚针 钢丝或条钢(退火)→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品 三、弹簧 1.板簧的工艺流程

切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收 2.热卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 3.冷卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 四、汽车、拖拉机零件的热处理 1.铸铁活塞环的工艺流程 (1)单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品 (2)简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品 2.活塞销的工艺流程 棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品 棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 3.连杆的工艺流程 锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品 4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程 棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品 5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程 合金铸铁整体铸造(间接端部冷激)→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造(端部冷激)→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部(冷激)→回火→精加工→成品 钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品 6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程 马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品 7.半马氏体半奥氏体型耐热钢(Gr13Ni7Si2)排气阀的工艺流程

弹簧处理工艺

弹簧处理工艺 弹簧处理工艺 1 整定处理Setting 又称“立定处理”。将热处理后的压缩弹簧压缩到工作极限载荷下的高度或压并高度(拉伸弹簧拉伸到工作极限载荷下的长度,扭转弹簧扭转到工作极限扭转角),一次或多次短暂压缩(拉伸、扭转)以达到稳定弹簧几何尺寸为主要目的的一种工艺方法。 2 加温整定处理Hot-setting 又称“加温立定处理”。在高于弹簧工作温度条件下的立定处理。 3 强压处理[Compressive] pre stressing 将压缩弹簧压缩至弹簧材料表层产生有益的与工作应力反向的残余应力,以达到提高弹簧承载能力和稳定几何尺寸的一种工艺方法。 4 加温强压处理Hot-[compressive] prestressing 在高于弹簧工作条件下进行的强压处理 5 强拉处理[tension] prestressing 将拉伸弹簧拉伸至弹簧材料表面产生有益的与工作应力反向的残余应力,以提高弹簧承载能力和稳定其几何尺寸的一种工艺方法。 6 加温强拉处理Hot [tension] prestressing 在高于弹簧工作温度条件下进行的强拉处理 7 强扭处理[torsion] prestressing 将扭转弹簧扭转至弹簧材料表层产生有益的与工作应力反向的残余应力,以提高弹簧承载能力和稳定其几何尺寸的一种工艺方法。 8 加温强扭处理Hot [torsion]prestressing 高于弹簧工作温度条件下进行的强扭处理。

几种常见弹簧介绍 压缩弹簧(Compression Spring) 乃各圈分绕,因能承受压力,两端可为开式或闭式或绕平或磨平。下述为一压缩弹簧必要资料: (1)控制直径(Controlling diameter)(a)外径、(b)内径、(c)所套管之内径、(d)所穿圆杆之外径。 (2)钢丝或钢杆之尺寸(Wire or bar size)。 (3)材料(种类及等级)。 (4)圈数:(a)总圈数及(b)右旋或左旋。 (5)末端之形式(Style of ends)。 (6)在某一挠区长度下之负荷。 (7)一寸至几寸长度变化范围内之负荷比率。 (8)最大体高“自由长”(Maximum solid height)。 (9)运用时之最小压缩高。 压缩弹簧(Compression Spring)乃变体弹簧第一种,由直筒型、锥形至缩、凸腰形,乃至各种尾端之变体,均可依设计成型。 压缩弹簧(Compression Spring)为所有弹簧种类中最被广泛运用的一种,产品运用范围广及电子、电机、计算机、信息、汽机车、自行车、五金工具、礼品、玩具、乃至国防工业,因其设计与原理易于掌握,制造控制也最为单纯。 拉伸弹簧(Extension Spring) 乃各圈紧密围绕,以使其能受力而拉长,各端绕一环圈(Loop),下述为一拉伸弹簧之必要资料: (1)自由长度:(a)总长度、(b)全部圈长、(c)自钩圈内之长度。 (2)控制直径:(a)外径、(b)内径、(c)所套管之内径。 (3)钢丝尺寸“线径”。 (4)材料(种类、等级)。 (5)圈数:(a)总圈数及(b)右旋或左旋。 (6)末端之形式。 (7)钩内之负荷。 (8)负荷率、挠曲度、每寸磅数。 (9)最大拉伸长度。 拉伸弹簧(Extension Spring)乃典型之弹簧即弹簧之代表,由直筒形至各种变体,乃至挂钩之各种形状均能依设计成型。 拉伸弹簧(Extension Spring)为压缩弹簧之反向运用,运用范围大致较无具体产品类别,但操作控制较压缩弹簧高一级。 扭转弹簧(Torsion Spring) 各圈或是紧密围绕或是分开围绕,俾能适任扭转负荷(与弹簧轴线成直角)。弹簧之末端可绕成钩状或直扭转臂。下述为一扭转弹簧之必要资料: (1)自由长度。 (2)控制直径:(a)外径、(b)内径、(c)所套管之内径,或(d)所穿越圆杆之外径。 (3)钢丝尺寸“线径”。 (4)材料(种类及等级)。 (5)圈数:(a)总圈数及(b)右旋或左旋。 (6)扭转力:偏转至某一角度之磅数。 (7)最大挠度(自由位置算起之角度)。 (8)末端之形式。 扭转弹簧(Torsion Spring)乃变体弹簧之极至,由单扭至双扭,乃至各种扭杆之变形,得依设计成型。

弹簧的热处理

弹簧的热处理弹簧钢的特点—弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下,或在交变应力作用下工作, 利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。 由于弹簧经常承受振动和长期在享变应力作用下工作,主要是疲劳破坏,故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外,还应有足够的韧性和塑性,以防止在冲击力作用下突然脆断。 在工艺性论方面,弹簧钢应具有较好的淬透性和低的过热、脱碳敏感性。降低弹簧表面粗糙度能提高疲劳寿命。 为了获得所需的性能,弹簧钢必须具有较高的含碳量。碳素弹簧钢的含碳量在0.6-0.9%之间,由于

碳素弹簧钢的淬透性差,故只用于制造截面尺寸不超过10-15mm 的弹簧。对于截面尺寸较大的弹簧,必须采用合金弹簧钢。合金弹簧钢碳含量在0.45-0.75 %之间,加入的合金元素有Mn ,Si ,W ,V ,Mo 等。它们的主要作用是提高淬

透性和回火稳定性,强化铁素体和细化晶粒,有效地改善弹簧钢的力学性能,其中Cr ,W ,Mo 还能 提高钢的高温强度。 在热状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm 以上) 在冷状态下成型的弹簧(直径或厚度一般在10mm 以下) 热成型弹簧的热处理工艺--用这种方法成型弹簧多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。 冷成型弹簧的热处理工艺--对于用冷轧钢板、钢带或冷拉钢丝制成的弹簧,由于冷塑性变形使材料强化,己达到弹簧所要求的性能。故弹

簧成型后只需在250C 左右范围内,保温30min 左右的去应力处理,以消除冷成型弹簧的门应力, 并使弹簧定型即可。 耐热弹簧钢的热处理--内燃机的气阀弹簧是在较高温度下工作,有的还存在腐蚀性气氛,因此必须选用特殊的弹簧钢和合适的热处理规范。 弹簧淬火时常见的缺陷及防止措施 (1)脱碳(降低使用寿命)--1、采用盐浴炉或拄制气氛加热炉加热。2、采用快速加热工艺。 (2)淬火后硬度不足,非马氏体数量较多,心部出现铁素体(产全残余变形,降低使用寿命)--1、选用淬透性较好的材料。2、改善淬火冷却剂的冷却能力。3、弹簧进入冷却剂的温度应控制在Ar3 以上。4、适当提高淬火加热温度。 (3)过热(脆性增加)--1、严格控制成型及淬

65Mn刹车弹簧热处理工艺设计 - 副本

概述 本课程设计了65Mn刹车弹簧热处理工艺设计。主要包括淬火、低温回火等过程。在不同阶段,根据需求不同选择恰当方式进行处理,可获得不同的性能要求。65Mn,锰提高淬透性,φ12mm的钢材油中可以淬透,表面脱碳倾向比硅钢小,经热处理后的综合力学性能优于碳钢,但有过热敏感性和回火脆性。热处理及冷拔硬化后,强度较高,具有一定的韧性和塑性;在相同表面状态和完全淬透情况下,疲劳极限与合金弹簧相当。 关键词:65Mn,淬火,低温回火 目录 概述 (1) 1.1课程设计的目的 (3)

1.2热处理工艺课程设计的任务 (3) 1.3课程设计题目 (3) 第二部分课程设计的内容及部分 2.1设计要求 (3) 2.2 65Mn刹车弹簧热处理设计的分析 (4) 2.2.1工作条件 (4) 2.2.2失效形式 (4) 2.2.3性能要求 (4) 2.3 65Mn材料 (4) 3、设计说明 (5) 3.1加工工艺流程 (5) 3.2具体热处理工艺 (5) 3.2.1锻造工艺 (6) 3.2.2 预备热处理工艺 (7) 3.2.3机械加工 (8) 3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (8) 4、分析与讨论 (10) 5、结束语 (12) 参考文献 (13)

第一部分概述 1.1课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习,是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是: (1)培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力,并使其所学知识得到巩固和发展。 (2)学习热处理工艺设计的一般方法,热处理设备的选用等。 (3)进行热处理设计的基本技能训练,如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范 1.2热处理工艺课程设计的任务 根据技术要求,选定相应的热处理方法,制定热处理工艺参数,画出热处理工艺曲线图,分析各热处理工序中材料的组织和性能,选择热处理设备。 1.3课程设计题目 65Mn刹车弹簧钢热处理工艺 二部分课程设计的内容及步骤 2.1设计要求 65Mn低合金圆钢必须应具备高的弹性极限和高的屈强比,以避免弹簧钢在高载荷下产生永久变形;同时还要求有良好的淬透性和低的脱碳敏感性,使弹性极限大幅度降低;以及良好的表面质量,在冷热状态下容易加工成形和良好的热处理工艺性。在热状态下成型的弹簧热成型弹簧钢的热处理工艺。用这种方法成型弹簧钢多数是将热成型和热处理结合在一起进行的,而螺旋弹簧钢则大多数是在热成型后再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火+中温回火,热处理后组织为回火托氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高,并有一定的韧性。

弹簧热处理

一、工作条件以及材料与热处理要求 1.条件: 形状简单,断面较小,受力不大的弹簧 要求: 65 785-815℃油淬,300℃400℃、500℃。600℃回火,相应的 硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火, HRC42-48. 2.条件: 中等负荷的大型弹簧 要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧65Mn 淬火回火 HB280-370) 3.条件: 重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧 要求: 50CrVA、60SiMnA 860℃油淬,475℃回火,HRC40-45 4.条件: 在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧 要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418 5.条件: 机车、车辆、煤水车或板弹簧 要求: 55SiMn、60Si2Mn HRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441) 6.条件: 车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧 要求: 55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrA 淬火,回火,HRC40-47 或HB370-441 7.条件: 柴油泵柱塞弹簧、喷油嘴弹簧、农用柴油机气阀弹簧及中型、 重型汽车的气门弹簧和板弹簧 要求: 50CrVA 淬火,回火,HRC40-47 8.条件: 在高温蒸汽下工作的卷簧和扁簧,自来水管道弹簧和耐海水浸 蚀的弹簧,Φ10-25mm 要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49

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