哈工大热处理原理与工艺大作业-螺旋弹簧热处理
弹簧的热处理
, 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Ａ C3 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
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
50CrVA
820± 10
820± 10
870± 10 870± 10 850± 10
320--340 270
320--340 290 260 300
15--20 15
15--20 30 60 30
46--48 52--54 46--48
52 55--57
52
表 5--8 螺旋压缩弹簧轴心线对两端面的垂直度允许偏差
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。
弹簧热处理工艺
弹簧热处理工艺嘿，咱今儿就来唠唠弹簧热处理工艺这档子事儿。
你可别小瞧了这弹簧，它虽小，那作用可老大了呢！就像咱生活中的那些小细节，不显眼，可没了还真不行。
那这热处理工艺啊，就好比是给弹簧来一场华丽的变身。
咱就拿做饭打个比方吧，这弹簧就是食材，热处理工艺呢，就是烹饪的方法。
不同的热处理方法，就像是不同的烹饪手法，能让弹簧展现出不一样的“风味”。
咱先说说淬火，这就像是给弹簧洗了个热水澡，让它一下子变得硬邦邦的，更有韧性啦。
经过淬火的弹簧，那可就更能扛事儿了，就像咱中国人的那股子韧劲儿，啥困难都能咬牙挺过去。
然后是回火，这就像是给刚洗完热水澡的弹簧来个温柔的安抚。
让它别那么硬邦邦的，稍微软和点，但又不失那股子劲儿。
这多像咱过日子啊，不能老是紧绷着，也得适当松松劲儿，但又不能松过头了。
那要是热处理工艺没做好会咋样呢？嘿，那这弹簧可就不灵光啦！就好比一道菜，火候没掌握好，不是没熟就是焦了，那能好吃吗？弹簧也是一样啊，热处理不好，要么容易断，要么就没那么好用了。
你想想，要是汽车上的弹簧热处理不好，那开着开着出问题了，多吓人呐！又或者是那些个重要的机械里的弹簧不行，那不得耽误大事儿嘛！所以说啊，这弹簧热处理工艺可真不能马虎。
咱再来说说这工艺里的细节，那可真是多了去了。
温度得控制好，时间也得掐准了，就跟咱蒸馒头似的，火候时间都得恰到好处，不然蒸出来的馒头不是硬了就是没熟。
还有啊，这材料也很重要呢。
就像做菜选食材，好的食材才能做出美味的菜。
弹簧也一样，好的材料加上好的热处理工艺，才能做出高质量的弹簧。
总之呢，弹簧热处理工艺看似简单，实则暗藏玄机。
咱可得好好对待，就像对待咱生活中的每一件重要的事儿一样。
别小看了这小小的弹簧，它背后的工艺那可是大学问呐！它关乎着很多东西的正常运行，咱的生活都离不开它呢！所以啊，咱得重视起来，让这弹簧热处理工艺发挥出它最大的作用，为咱的生活添砖加瓦！。
弹簧的热处理
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
SAE J 351
油回火碳素气门弹簧钢丝及弹簧
10
SAE J 507
一般汽车用热卷螺旋弹簧
11
SAE J 508
一般汽车用冷卷螺旋弹簧
12
SAE J 509
汽车用悬架螺旋弹簧
13
SAE J 510
汽车用悬架板弹簧
14
SAE J 511
空气弹簧术语
15
HS-7(J-788)
板簧的设计与应用指南
16
HS-9(J-795)
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。
, 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Ａ C3 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
热处理中的弹簧热处理技术
热处理中的弹簧热处理技术弹簧热处理技术是热处理行业中非常具有代表性的一种技术。
在现代工业制造中，弹簧作为一种重要的弹力元件，广泛应用于各个领域，而弹簧的弹性、耐疲劳和寿命等等特性都会直接影响到弹簧在实际生产中的稳定性和可靠性。
因此，为了提高弹簧在使用时的性能，人们常常使用热处理技术进行加工。
在本文中，我们将重点探究弹簧热处理技术的相关知识。
1. 弹簧的热处理目的弹簧的热处理可以显著改善其力学性能和疲劳寿命。
一般来说，弹簧的热处理目的是提高弹性模量、硬度和强度，同时降低塑性变形、蠕变、疲劳破坏等不良现象的发生。
此外，通过热处理，还可以控制弹簧的形状和尺寸，并提高表面质量和耐腐蚀性，以满足实际应用的需要。
2. 弹簧的热处理方法（1）淬火淬火是一种常见的弹簧热处理方法。
通过加热弹簧至一定温度，并迅速冷却，可以使弹簧的结构发生改变，从而提高其硬度和强度。
不过，淬火后的弹簧普遍具有较高的脆性和低的韧性，对于某些特殊要求的弹簧来说并不适用。
（2）回火回火通常是在淬火之后进行的一种调质工艺，也是常用的一种弹簧热处理方法。
通过将淬火后的弹簧重新加热至一定温度，并缓慢冷却，可以降低其脆性、提高韧性和弹性模量。
通过回火，可以使弹簧达到既有硬度又有韧性的最佳状态，从而提高其疲劳寿命和可靠性。
（3）冷加工变形冷加工变形是指在室温下对弹簧进行轻微变形的一种处理方法。
通过适当的冷加工变形，可以使弹簧的表面产生一定的压应力和残余应力，从而提高其疲劳寿命和耐蠕变能力。
此外，冷加工变形还可以使弹簧的尺寸稳定性更好，使其在使用时更加稳定可靠。
3. 热处理中的注意事项虽然弹簧热处理技术可以显著提高弹簧的性能和寿命，但在实际操作中也需要注意一些问题。
（1）温度控制弹簧热处理的温度控制非常关键，温度过高或过低都会影响热处理的效果。
因此，在进行弹簧热处理时，一定要掌握好热处理温度，尽量减少温度波动和温度差异。
（2）冷却速度弹簧热处理中的冷却速度也非常重要，不同的材料和不同的热处理工艺也需要不同的冷却速度，过慢或过快的冷却都会影响热处理效果。
哈工大热处理原理与工艺大作业-螺旋弹簧热处理
3）同一批次的硬度不均匀 工艺、设备、弹簧堆放方式等
6.热处理缺陷及解决方法
1、硬度异常
解决方法：
合理控制加热温度和保温时间,且在淬火后要 对应对进行检查,防止出现回火硬度。
改箱式电阻炉为网带炉,解决同一批次弹簧的
硬度不均匀问题
6.热处理缺陷及解决方法
2、氧化和脱碳
1）氧化 钢中的铁与介质中的氧化合,形成一层氧化铁皮 1）脱碳
b.淬火-铅浴回火
T：400~430℃ 保温时间：回火：30min 冷却介质：空冷 组织：回火M
4.加工工序和热处理工艺
抗拉强度、断面收缩率、硬度随回火温度的变化曲线
4.加工工序和热处理工艺
油淬火回火弹簧钢丝( 50CrVA) 的金相组织
a. OM 组织( x 1 000) b.TEM 组织( x45 000)
OM组织：碳化物点状、弥散匀布在铁素体上 TEM组织：板条状回火马氏体
4.加工工序和热处理工艺
c.去应力退火
T：380~400℃
保温时间：τ=30min
冷却速度：随炉缓冷 组织：回火M（去应力退火不改变组织）
4.加工工序和热处理工艺
热成型
适用范围： ★ 适用于合金弹簧钢，不适用于碳素弹簧钢。 ★ 圆截面材料直径大于12mm、矩形截面材料边长大于10mm、 板厚大于8mm的螺旋弹簧一般采用热成形法制造。
钢中的碳与介质中的氧作用而形成CO被燃烧掉或是生成非金属碳化物
由于生产中加热炉以空气作为介质,难免含有O2,CO2,HO2(水汽),H2等 气体,因此上述反应就会发生,产生氧化、脱碳现象,而且加热温度越 高、保温时间越长,氧化脱碳现象就越严重。
6.热处理缺陷及解决方法
2、氧化和脱碳
螺旋压缩弹簧的热处理
螺旋压缩弹簧的热处理（1）弹簧的材料与技术要求弹簧的材料为50CrVA钢，技术要求硬度HRC45~49；在规定的负荷内压缩弹簧的长度变化应符合要求。
螺旋压缩弹簧加工工艺流程为：卷簧→再结晶退火→切断、修正→淬火→回火→抛光→磨端面→校正→低温去应力→成品。
螺旋压缩弹簧如图6-8所示。
（2）螺旋压缩弹簧的热处理工艺螺旋压缩弹簧的热处理工艺过程如图6-9所示。
1）再结晶退火弹簧卷制成型后，必须进行再结晶退火处理，使弹簧几何尺寸稳定，减少淬火时的变形。
再结晶退火温度为550~650℃，保温1~1.5h后空冷。
少量可在盐浴炉中进行，大批量采用连续式电阻炉通控制气氛。
2）淬火在盐浴炉淬火加热时，应将弹簧用铁丝均匀地捆扎好，或将弹簧套在芯棒上加热。
加热时要保证弹簧表面五氧化与脱碳。
盐浴应经过仔细脱氧。
也可在可控气氛的箱式炉中加热，加热温度为850℃±10℃，保温10~15min，出炉淬油冷透。
3）回火淬火后回火可进行两次。
先进行矫正回火，矫正回火温度一般应低于最终回火温度20℃左右，保温10~15min，出炉空冷。
然后进行最终回火，在弹簧尺寸矫正后，将弹簧装在回火定型夹具上进行最终回火。
回火定型夹具应保证弹簧的螺距和自由长度符合要求。
回火温度为420℃±10℃，保温30~35min，出炉水冷。
4）抛丸处理为提高弹簧的疲劳强度需进行抛丸处理。
弹丸直径Φ0.3~0.5mm。
采用压缩空气喷射时，压缩空气压力为0.4~0.5MPa；用离心机抛丸，弹丸的线速度为70m/s。
经抛丸处理的弹簧使用寿命能提高一倍以上。
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。
弹簧的热处理工艺
弹簧的热处理工艺嘿，咱今儿就来唠唠弹簧的热处理工艺。
你可别小瞧了这弹簧，它就像是个小力士，能屈能伸，给咱生活中好多地方都出了大力呢！弹簧的热处理工艺，那可是相当重要的一环啊！就好比一个人要想身体棒，那得有健康的生活方式和良好的保养不是？弹簧也是一样啊。
热处理工艺首先得把温度拿捏得死死的。
温度太高了，弹簧可能就被“烤糊”了，软趴趴的没了劲儿；温度太低呢，又好像没吃饱饭似的，发挥不出它的实力。
这就跟做饭似的，火候得恰到好处，才能做出美味的菜肴呀！然后呢，时间也得掌握好。
时间太短，就像跑步没跑够里程，效果出不来；时间太长，又好像过度锻炼，反而把自己给累坏了。
你说是不是这个理儿？在这个过程中，冷却也很关键呀！就像人跑完步不能马上坐下来，得慢慢走一走，让身体缓一缓。
弹簧冷却得不好，那质量可就大打折扣啦。
还有啊，不同材质的弹簧，那热处理工艺能一样吗？当然不能啦！就像不同性格的人，得用不同的方法去对待呀。
有的弹簧材质硬一些，那热处理的时候就得格外注意；有的弹簧材质软一点，那处理起来就得更细心些。
咱想想看，要是汽车上的弹簧热处理不好，那开起来得多危险呀，颠颠簸簸的，能舒服吗？要是家里的沙发弹簧不行，那坐上去都没个舒服劲儿，多扫兴呀！所以说呀，这弹簧的热处理工艺可真是马虎不得。
这就好比盖房子，根基没打好，房子能牢固吗？弹簧的热处理工艺就是它的根基呀，只有根基稳了，弹簧才能发挥出它该有的作用。
咱再打个比方，弹簧就像是个小战士，热处理工艺就是给它打造盔甲、磨砺武器，让它能在战场上冲锋陷阵呀！要是盔甲不结实，武器不锋利，那还怎么打仗呢？总之呢，弹簧的热处理工艺绝对不是小事一桩，那是关乎弹簧质量、关乎我们使用体验的大事呀！咱可得重视起来，让这些小弹簧们都能以最好的状态为我们服务呀！你说是不是这个道理呢？。
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。
1.1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,然后以适宜的冷却速度冷却的工艺方法,叫做回火.回火的目的是:获得所需要的力学性能,稳定弹簧的组织和尺寸以及消除内应力.表4-1 几种常用弹簧钢的等温淬火规范表1-8 美国弹簧标准名称和标准号(P20)。
弹簧热处理工艺和过程
弹簧热处理工艺和过程什么是弹簧热处理工艺？有些人应该知道弹簧热处理是运用加热、冷却、保温等等的手段将质料的抵达预订的安排和功能上面的一种金属热加工工艺，其间热处理的工序可以分为四种。
一、弹簧热处理工艺分类弹簧热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。
同一种弹簧采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。
钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
二、弹簧热处理工艺过程弹簧热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
弹簧加热是热处理的重要工序之一。
弹簧热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，近而应用液体和气体燃料。
电的应用使加热易于控制，且无环境污染。
利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
弹簧加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。
因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。
加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这殌时间称为保温时间。
采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.加工工序和热处理工艺
2）化学成分
3）热处理工艺
4.加工工序和热处理工艺
a.完全退火
T：830~840℃（Ac3+20~30） 升温速度：100~200℃/h 保温时间：τ=8.5+Q/4(Q为装炉量) 冷却速度：100℃/h，随炉缓冷至 600℃，后空冷 组织：先共析F+P
4.加工工序和热处理工艺
OM组织：碳化物点状、弥散匀布在铁素体上 TEM组织：板条状回火马氏体
4.加工工序和热处理工艺
c.去应力退火
T：380~400℃
保温时间：τ=30min
冷却速度：随炉缓冷 组织：回火M（去应力退火不改变组织）
4.加工工序和热处理工艺
热成型
适用范围： ★ 适用于合金弹簧钢，不适用于碳素弹簧钢。 ★ 圆截面材料直径大于12mm、矩形截面材料边长大于10mm、 板厚大于8mm的螺旋弹簧一般采用热成形法制造。
b.淬火-铅浴回火
T：880~900℃，细化晶粒配合电接触
加热可达1000摄氏度 保温时间：τ=5~15min
冷却介质：循环油冷，油温在40~70℃
组织：匀细板条M
4.加工工序和热处理工艺
油淬火-回火弹簧钢丝热处理生产线布置简图
4.加工工序和热处理工艺
淬火马氏体组织（细条状的碳化物）
4.加工工序和热处理工艺
喷丸后弹簧表面呈均匀分布的圆形弹坑
5.质量检查事项和方法
1.硬度—硬度计进行硬度测试
2.金相组织—最终热处理金相组织检验参见GB3782
3.喷丸质量检验—圆柱螺旋弹簧按JB/Z255的具体规定进行检验 4.力学性能检验—落锤式冲击试验、冷卷弹簧钢丝应作缠绕试 验、弯曲试验、扭转试验 5.探伤—磁粉探伤、荧光探伤，探后退磁、超声波探伤 6.表面质量—耐蚀检验
断裂失效
应力腐蚀断裂：拉伸应力+腐蚀介质
失效 方式
腐蚀疲劳断裂：交变应力+腐蚀介质
应力松弛 ：高温、长期恒应变 （变形）
一般忽略
2.服役条件、失效方式和性能要求
1、高的弹极限、屈服极限
力学性能
2、高的疲劳强度、良好的抗应力松弛性能 3、高的冶金质量
性能 要求
1、良好的耐热性、耐腐蚀性
理化性能
2、较高的低温冲击韧度、较低的脆性转化温度 3、高导电、无磁性、不产生火花或恒弹性等
3）同一批次的硬度不均匀 工艺、设备、弹簧堆放方式等
6.热处理缺陷及解决方法
1、硬度异常
解决方法：
合理控制加热温度和保温时间,且在淬火后要 对应对进行检查,防止出现回火硬度。
改箱式电阻炉为网带炉,解决同一批次弹簧的
硬度不均匀问题
6.热处理缺陷及解决方法
2、氧化和脱碳
1）氧化 钢中的铁与介质中的氧化合,形成一层氧化铁皮 1）脱碳
6.热处理缺陷及解决方法
3、热处理裂纹
热处理工艺不当、工装未调试妥当、操作人员失误等
热处理工艺不当是指弹簧加热温度过高、保温时间过长,使得弹簧 组织中的奥氏体晶粒粗化,淬火后马氏体针粗大,导致弹簧内应力与 脆性增大,从而形成热处理裂纹。
6.热处理缺陷及解决方法
3、热处理裂纹 解决方法：
控制好保温时间,直接油淬,清洗后及时回火, 则可有效地解决弹簧产生的热处理裂纹缺陷。
4.加工工序和热处理工艺
冷成形：强化后成形。 成型 方法 热成形：成形后强化。
适用于小型弹簧
适用于大型弹簧
4.加工工序和热处理工艺
冷成型典型实例——50CrVA
1) 加工工序 钢材—轧制—中间热处理（退火、或正火或焙燉处理）—冷拉—油淬火 +铅浴回火—卷簧—去应力退火—磨平端面、倒角—喷丸处理—精磨端 面—抛光—涂防锈油、成品检验
4.加工工序和热处理工艺
b.成形余热淬火
定义：热卷、整形、淬火工艺合 并完成，即一次加热淬 火法。 优点：减少一次高温加热，故表 现氧化脱碳少、节约能源、 生产率高 缺点：必须在短时间内完成卷簧 和整形（尺寸要求），才 能保证温度不会降到Ac3 以下。
4.加工工序和热处理工艺
回火温度的确定
60Si2MnA弹簧钢不同温度回火保温90min的显微组织 ( a) 3700C ( b) 4000C ( c) 4300C (d) 4600C
3.零件用材料
二、合金弹簧钢
1、含碳量：0.45%C-0.7%C
2、主加元素：Si, Mn ★ 提高淬透性 ★ 提高钢的弹性极限 ★ 提高钢的回火稳定性 ▲ Si促进钢的石墨化倾向，并使钢在加热时易于脱碳 ▲ Mn增加钢的过热敏感性
3、辅加元素：Cr, W, V等
★ 主要是为了克服Si, Mn带来的缺点 ★ Cr还可进一步提高淬透性，W, V等提高回火稳定性 4、代表钢种：50CrVA、60Si2Mn等
4.加工工序和热处理工艺
特殊处理：喷丸
目的：减轻或消除弹簧表面缺陷（如小裂纹、凹凸、缺口及表面脱
碳等）的有害作用，在其表面产生循环的塑形变形、加工硬化和有
益的残余压应力，从而有效地提高弹簧的疲劳极限和使用寿命。经 喷（抛）丸处理的弹簧使用寿命可提高一倍以上。
4.加工工序和热处理工艺
实例：对于直径为3~6mm钢丝制作的中型压缩弹簧，采用直径为0.7mm钢丸
2）按制作方法
冷成形弹簧和热成形弹簧。
1.分类
压缩螺旋弹簧
拉伸螺旋弹簧
扭转螺旋弹簧
2.服役条件、失效方式和性能要求
弹性范围内工作
应力状态
交变载荷条件下长期工作
服役 条件
一般为常温，部分工作于高温或低温下长 期工作
工作环境
部分与腐蚀介质下工作
2.服役条件、失效方式和性能要求
脆性断裂：低温、冲击 疲劳断裂：交变应力
钢中的碳与介质中的氧作用而形成CO被燃烧掉或是生成非金属碳化物
由于生产中加热炉以空气作为介质,难免含有O2,CO2,HO2(水汽),H2等 气体,因此上述反应就会发生,产生氧化、脱碳现象,而且加热温度越 高、保温时间越长,氧化脱碳现象就越严重。
6.热处理缺陷及解决方法
2、氧化和脱碳
解决方法：
改箱式电阻炉为网带炉,控制簧片加热温度和 传送带速度(对应于簧片保温时间),并采用滴 入丙烷控制炉内气氛等措施。
螺旋弹簧的热处理工艺研究
By：黄娇平、张孟孟、姚绵懿、马玉平、高雪、刘芳
目录
1.分类 2.服役条件、失效方式和性能要求 3.零件用材料 4.加工工序和热处理工艺 5.质量检查事项和方法
6.热处理缺陷及解决方法
1.分类
螺旋弹簧：即用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧。广泛应 用于各类机械设备、仪器仪表等。 1）按工作时受载荷的特性不同 压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧。
工艺性能
1、相应的淬透性，较小的过热敏感 性和表面脱碳倾向小
2、足够的塑形和良好的弯曲、扭转及缠绕性能
3.零件用材料
弹簧钢常见的是碳素弹簧钢和合金弹簧钢 一、碳素弹簧钢
1、含碳量：0.8%C-0.9%C ★ 含碳量较高，以保证高的弹性极限和疲劳极限。 ▲ 淬透性差，抗应力松弛性能不好，耐蚀性差，弹性模量温 度系数大 2、代表钢种：85等。
3）加热和冷却时的临界点和热加工温度 材料 60Si2M n Ac1 755 Ac3 810 Ar 1 70 0 Ar3 Ms 卷簧加热温度 淬火温度 900-950 880 回火温度 370-430
770 260
4.加工工序和热处理工艺
4）两种热处理（淬火+回火）工艺
a.常规热处理
定义：弹簧热卷成形和淬火工艺 分开进行，即二次加热淬 火法。 优点：弹簧淬火质量稳定 缺点：操作繁杂，能耗多，生产 周期长等。且无保护气体 加热时钢材表面脱碳严 重，显著降低弹簧的疲劳 寿命。
6.热处理缺陷及解决方法
1、硬度异常 2、氧化和脱碳 3、热处理裂纹
6.热处理缺陷及解决方法
1、硬度异常
1）硬度偏低 a、加热温度偏低或保温时间不足 →A中碳和合金元素含量不足,残存未转变P或未溶F b、加热温度过高,或保温时间过长 →表面脱碳、晶粒粗大 2）硬度偏高 回火温度偏低或保温时间较短
4.加工工序和热处理工艺
热卷温度的确定
晶粒尺寸与温度的关系
4.加工工序和热处理工艺
3）两种热处理（淬火+回火）工艺
a.常规热处理
定义：弹簧热卷成形和淬火工艺 分开进行，即二次加热淬 火法。 优点：弹簧淬火质量稳定 缺点：操作繁杂，能耗多，生产 周期长等。且无保护气体 加热时钢材表面脱碳严 重，显著降低弹簧的疲劳 寿命。
b.淬火-铅浴回火
T：400~430℃ 保温时间：回火：30min 冷却介质：空冷 组织：回火M
4.加工工序和热处理工艺
抗拉强度、断面收缩率、硬度随回火温度的变化曲线
4.加工工序和热处理工艺
油淬火回火弹簧钢丝( 50CrVA) 的金相组织
a. OM 组织( x 1 000) b.TEM 组织( x45 000)
4.加工工序和热处理工艺
热成型典型实例—60Si2MnA
1）成形弹簧钢材 钢材检查--切削料--加热钢棒，热卷弹簧--整形--淬火--热整形--回火 --断面磨削--喷丸处理--探伤--喷漆--检验--包装
4.加工工序和热处理工艺
2）化学成分 元素 含量 C 0.58 Si 1.77 Mn 0.79 Cr 0.15 P 0.015 S 0.005