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彈簧薄鋼板、彈簧鋼帶的淬火、回火加熱處理過(guò)程
時(shí)間: 2022-05-31 16:48:40
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彈簧薄鋼板、彈簧鋼帶材料的淬火、回火加熱處理包括調(diào)質(zhì)處理的鋼帶和經(jīng)過(guò)等溫淬火的下貝氏體鋼帶，它們都是用連續(xù)作業(yè)爐生產(chǎn)的。
彈簧熱處理時(shí)控制加熱爐鋼帶進(jìn)出處的爐溫及回火浴爐的溫度。例如，厚度0.3的T10A鋼帶，運(yùn)行速度為8m/min時(shí)，淬火加熱爐(爐長(zhǎng)4m)的入口處溫度為840°C，出口處溫度為930°C。鋼帶加熱好后引入溫度為320°C的鉛銻合金浴爐中進(jìn)行貝氏體等溫淬火，或直接油淬。隨后按所需強(qiáng)度級(jí)別，連續(xù)在380℃~580°C的浴爐中回火。按國(guó)標(biāo)，熱處理彈簧鋼帶的強(qiáng)度分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級(jí)，其力學(xué)性能和相應(yīng)的回火溫度。用調(diào)質(zhì)或下貝氏體鋼帶制成的彈簧均不需再淬火回火處理，只進(jìn)行去應(yīng)力退火就即可。
彈簧薄鋼板(YB543)
彈簧薄鋼板選用的鋼號(hào)及其化學(xué)成分應(yīng)符合YB/T59的規(guī)定。供貨狀態(tài)下的力學(xué)性能見表10。這類材料制成的彈簧都需要經(jīng)過(guò)熱處理才能獲得所需的力學(xué)性能。
冷軋鋼帶(YB208)彈簧鋼及工具鋼冷軋鋼帶按制造精密分類：普通精度鋼帶(P)、寬度精密鋼帶(K)、厚度精密鋼帶(H)、寬度及厚度均精密的鋼帶(KH)等四種。按表面狀態(tài)分類：光亮鋼帶(G)、不光亮鋼帶(BG)兩種；按邊部狀態(tài)分；切邊鋼帶(Q)和不切邊鋼帶(BQ)兩種；按材料狀態(tài)分類：冷軋硬鋼帶(L)和正火鋼帶(T)等。其力學(xué)性能見表12。用退火態(tài)鋼帶制造的彈簧或彈性元件需要進(jìn)行淬火回火處理來(lái)得到所要求的性能。
對(duì)于要求淬火而其截面尺寸又較大的彈簧，其鋼材應(yīng)有相應(yīng)的淬透性、較小的過(guò)熱敏感性和表面脫碳傾向。只有這樣，才能保證彈簧表里組織和性能的一致性。在冷、熱成形時(shí)要求材料有足夠的塑性和良好的彎曲、扭轉(zhuǎn)及纏繞性能，以便保證或提高彈簧的制造質(zhì)量。尺寸較小的彈簧，熱處理時(shí)變形大、難以校正，這很難保證彈簧產(chǎn)品質(zhì)量。這種情況就要選用已強(qiáng)化的彈簧材料進(jìn)行冷成型，冷成形后只進(jìn)行低溫退火，這樣更能保證大批量小彈簧的產(chǎn)品質(zhì)量并且成本低廉。
彈簧鋼絲是制造各種螺旋彈簧用量較多的材料，品種繁多。按其化學(xué)成分的不同，可分為碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲(如硅錳彈簧鋼絲、鉻釩彈簧鋼絲、硅鉻彈簧鋼絲等)、不銹彈簧鋼絲等。按供貨狀態(tài)不同，可分為硬態(tài)和軟態(tài)兩大類，前者有冷拔強(qiáng)化的彈簧鋼絲、油淬-火回火彈簧鋼絲、形變熱處理彈鋼絲等，用硬態(tài)材料冷成形彈簧不需再進(jìn)行淬火，只需進(jìn)行去應(yīng)力退火(也稱低溫回火)即可；后者以退火狀態(tài)供貨，它包括碳素工具鋼絲、低合金和高合金鋼絲，用這類材料冷成形的彈簧需要進(jìn)行淬火和回火，以達(dá)到所要求的組織和力學(xué)性能。目前以冷拔碳素彈簧鋼絲和各種油淬火-回火鋼絲用量最大。彈簧鋼絲的強(qiáng)化原理有如下幾個(gè)方面：合金化強(qiáng)化、冷形變強(qiáng)化、馬氏體相變強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化(時(shí)效硬化)。其中，形變和相變強(qiáng)化占有重要地位。反映在彈簧鋼絲的生產(chǎn)過(guò)程中就是拔絲和熱處理兩道工序。彈簧鋼絲生產(chǎn)企業(yè)的兩個(gè)支柱部門就是拔絲車間和熱處理車間，而熱處理又是其中的關(guān)鍵工序。
彈簧產(chǎn)品的熱處理一般可分為中間熱處理和最終熱處理兩類：前者有退火(等溫退火、再結(jié)晶退火等)、正火及索氏體化處理。主要目的是軟化，為冷拔工序準(zhǔn)備良好的金相組織；后者有鉛浴淬火、油淬火-回火、形變熱處理及貝氏體等溫淬火等。除冷拔彈簧鋼絲通過(guò)鉛浴淬火后經(jīng)過(guò)多次拉撥達(dá)到所需的力學(xué)性能外，其他硬態(tài)彈簧鋼絲都是通過(guò)熱處理達(dá)到所要求的力學(xué)性能的。
彈簧鋼絲的熱處理是連續(xù)流水作業(yè)，通道式加熱爐長(zhǎng)十幾米甚至幾十米，由鋼絲直徑大小，加熱爐長(zhǎng)度及鉛浴槽長(zhǎng)度可以確定鋼絲運(yùn)行速度，用無(wú)級(jí)變速器來(lái)調(diào)節(jié)收線機(jī)的回轉(zhuǎn)速度。
鋼絲在爐中加熱過(guò)程中需要完成奧氏體化過(guò)程，將發(fā)生如下幾個(gè)轉(zhuǎn)變：
①應(yīng)變時(shí)效。
②恢復(fù)、再結(jié)晶及珠光體球化。
③奧氏體的形成。
④奧氏體晶粒長(zhǎng)大及成分均勻化等。
由于爐內(nèi)溫度分布不均，鋼絲之間也有差異，所以，加熱時(shí)鋼絲內(nèi)部奧氏體化過(guò)程也不完全致。實(shí)踐表明，奧氏體形成、長(zhǎng)大和成分均勻化過(guò)程占50%加熱全過(guò)程是合適的。提高加熱爐預(yù)熱段溫度，將縮短前兩個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程所需的時(shí)間、延長(zhǎng)后兩個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程的時(shí)間，這有利于提高生產(chǎn)率。調(diào)整鉛淬火前的組織狀態(tài)或適當(dāng)提高鋼絲的加熱溫度，都可改善索氏體處理后的組織均勻性，改善冷拔性能并提高鋼絲的綜合力學(xué)性能。
鉛浴淬火也可采用對(duì)鋼絲直接通電加熱法進(jìn)行處理，也就是將鋼絲通低壓大電流，使之自身發(fā)熱。其優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快，加熱時(shí)間較短、熱效率高，所占生產(chǎn)面積較小，比較容易采用保護(hù)氣氛加熱，減少鋼絲表面脫碳和金屬耗損等。鋼絲加熱到奧氏體狀態(tài)是淬火的前提條件，鉛浴淬火時(shí)的冷卻條件對(duì)冷拔彈簧鋼絲的組織和性能也有很大影響。由于冷卻介質(zhì)的不同，索氏體處理便有不同的名稱，例如，鉛浴處理、鹽浴處理、流態(tài)床處理、熱水浴處理等，甚至風(fēng)冷處理，有些做正火處理在這里也屬于這個(gè)范圍。
彈簧薄鋼板選用的鋼號(hào)及其化學(xué)成分應(yīng)符合YB/T59的規(guī)定。供貨狀態(tài)下的力學(xué)性能見表10。這類材料制成的彈簧都需要經(jīng)過(guò)熱處理才能獲得所需的力學(xué)性能。
冷軋鋼帶(YB208)彈簧鋼及工具鋼冷軋鋼帶按制造精密分類：普通精度鋼帶(P)、寬度精密鋼帶(K)、厚度精密鋼帶(H)、寬度及厚度均精密的鋼帶(KH)等四種。按表面狀態(tài)分類：光亮鋼帶(G)、不光亮鋼帶(BG)兩種；按邊部狀態(tài)分；切邊鋼帶(Q)和不切邊鋼帶(BQ)兩種；按材料狀態(tài)分類：冷軋硬鋼帶(L)和正火鋼帶(T)等。其力學(xué)性能見表12。用退火態(tài)鋼帶制造的彈簧或彈性元件需要進(jìn)行淬火回火處理來(lái)得到所要求的性能。
對(duì)于要求淬火而其截面尺寸又較大的彈簧，其鋼材應(yīng)有相應(yīng)的淬透性、較小的過(guò)熱敏感性和表面脫碳傾向。只有這樣，才能保證彈簧表里組織和性能的一致性。在冷、熱成形時(shí)要求材料有足夠的塑性和良好的彎曲、扭轉(zhuǎn)及纏繞性能，以便保證或提高彈簧的制造質(zhì)量。尺寸較小的彈簧，熱處理時(shí)變形大、難以校正，這很難保證彈簧產(chǎn)品質(zhì)量。這種情況就要選用已強(qiáng)化的彈簧材料進(jìn)行冷成型，冷成形后只進(jìn)行低溫退火，這樣更能保證大批量小彈簧的產(chǎn)品質(zhì)量并且成本低廉。
彈簧鋼絲是制造各種螺旋彈簧用量較多的材料，品種繁多。按其化學(xué)成分的不同，可分為碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲(如硅錳彈簧鋼絲、鉻釩彈簧鋼絲、硅鉻彈簧鋼絲等)、不銹彈簧鋼絲等。按供貨狀態(tài)不同，可分為硬態(tài)和軟態(tài)兩大類，前者有冷拔強(qiáng)化的彈簧鋼絲、油淬-火回火彈簧鋼絲、形變熱處理彈鋼絲等，用硬態(tài)材料冷成形彈簧不需再進(jìn)行淬火，只需進(jìn)行去應(yīng)力退火(也稱低溫回火)即可；后者以退火狀態(tài)供貨，它包括碳素工具鋼絲、低合金和高合金鋼絲，用這類材料冷成形的彈簧需要進(jìn)行淬火和回火，以達(dá)到所要求的組織和力學(xué)性能。目前以冷拔碳素彈簧鋼絲和各種油淬火-回火鋼絲用量最大。彈簧鋼絲的強(qiáng)化原理有如下幾個(gè)方面：合金化強(qiáng)化、冷形變強(qiáng)化、馬氏體相變強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化(時(shí)效硬化)。其中，形變和相變強(qiáng)化占有重要地位。反映在彈簧鋼絲的生產(chǎn)過(guò)程中就是拔絲和熱處理兩道工序。彈簧鋼絲生產(chǎn)企業(yè)的兩個(gè)支柱部門就是拔絲車間和熱處理車間，而熱處理又是其中的關(guān)鍵工序。
彈簧產(chǎn)品的熱處理一般可分為中間熱處理和最終熱處理兩類：前者有退火(等溫退火、再結(jié)晶退火等)、正火及索氏體化處理。主要目的是軟化，為冷拔工序準(zhǔn)備良好的金相組織；后者有鉛浴淬火、油淬火-回火、形變熱處理及貝氏體等溫淬火等。除冷拔彈簧鋼絲通過(guò)鉛浴淬火后經(jīng)過(guò)多次拉撥達(dá)到所需的力學(xué)性能外，其他硬態(tài)彈簧鋼絲都是通過(guò)熱處理達(dá)到所要求的力學(xué)性能的。
彈簧鋼絲的熱處理是連續(xù)流水作業(yè)，通道式加熱爐長(zhǎng)十幾米甚至幾十米，由鋼絲直徑大小，加熱爐長(zhǎng)度及鉛浴槽長(zhǎng)度可以確定鋼絲運(yùn)行速度，用無(wú)級(jí)變速器來(lái)調(diào)節(jié)收線機(jī)的回轉(zhuǎn)速度。
鋼絲在爐中加熱過(guò)程中需要完成奧氏體化過(guò)程，將發(fā)生如下幾個(gè)轉(zhuǎn)變：
①應(yīng)變時(shí)效。
②恢復(fù)、再結(jié)晶及珠光體球化。
③奧氏體的形成。
④奧氏體晶粒長(zhǎng)大及成分均勻化等。
由于爐內(nèi)溫度分布不均，鋼絲之間也有差異，所以，加熱時(shí)鋼絲內(nèi)部奧氏體化過(guò)程也不完全致。實(shí)踐表明，奧氏體形成、長(zhǎng)大和成分均勻化過(guò)程占50%加熱全過(guò)程是合適的。提高加熱爐預(yù)熱段溫度，將縮短前兩個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程所需的時(shí)間、延長(zhǎng)后兩個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程的時(shí)間，這有利于提高生產(chǎn)率。調(diào)整鉛淬火前的組織狀態(tài)或適當(dāng)提高鋼絲的加熱溫度，都可改善索氏體處理后的組織均勻性，改善冷拔性能并提高鋼絲的綜合力學(xué)性能。
鉛浴淬火也可采用對(duì)鋼絲直接通電加熱法進(jìn)行處理，也就是將鋼絲通低壓大電流，使之自身發(fā)熱。其優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快，加熱時(shí)間較短、熱效率高，所占生產(chǎn)面積較小，比較容易采用保護(hù)氣氛加熱，減少鋼絲表面脫碳和金屬耗損等。鋼絲加熱到奧氏體狀態(tài)是淬火的前提條件，鉛浴淬火時(shí)的冷卻條件對(duì)冷拔彈簧鋼絲的組織和性能也有很大影響。由于冷卻介質(zhì)的不同，索氏體處理便有不同的名稱，例如，鉛浴處理、鹽浴處理、流態(tài)床處理、熱水浴處理等，甚至風(fēng)冷處理，有些做正火處理在這里也屬于這個(gè)范圍。
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