一種耐腐蝕彈簧鋼及熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及彈簧鋼，具體涉及一種耐腐蝕彈簧鋼及熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料，按其化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，碳素鋼的性能已經(jīng)不能全面滿足建設(shè)需要，于是人們研制了各種合金鋼。鋼的種類繁多，但是鋼的用途不同，其所含金屬種類和用量也不盡相同。彈簧鋼是專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼，屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼。按照質(zhì)量等級，屬于特殊質(zhì)量鋼，即在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能的鋼;按照中國習(xí)慣，彈簧鋼屬于特殊鋼，制作彈簧鋼的時(shí)候技術(shù)要求比較高，技術(shù)的過硬直接決定品質(zhì)的高低。因此在制作彈簧時(shí)就要求彈簧鋼具有高的抗拉強(qiáng)度和彈性極限。彈簧在使用過程中常常遭遇化學(xué)或者電化學(xué)腐蝕，這也嚴(yán)重影響彈簧的使用壽命。因此，從彈簧鋼的組成，彈簧的熱處理，以及后期彈簧的表面處理等環(huán)節(jié)入手來改善彈簧的彈性、強(qiáng)度、耐腐蝕性等性能來延長彈簧的壽命是我們需要重點(diǎn)研究的問題。
[0003]從彈簧鋼的組成來看，各元素之間的合理配比會(huì)大大提高彈簧鋼的品質(zhì)，尤其是適當(dāng)加入一些功能性元素，也會(huì)從不同方面對彈簧的壽命起到延長的作用。
[0004]彈簧鋼在淬火時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到“未淬透”的現(xiàn)象，即工件表層獲得馬氏體組織，硬度較高，而心部則是非馬氏體組織，硬度偏低。工件只有表里性質(zhì)均勻一致，才能充分發(fā)揮鋼材的各方面性能。因此，完善的熱處理工藝對于延長彈簧的使用壽命也是至關(guān)重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種耐腐蝕彈簧鋼及熱處理工藝，能夠提高彈簧的機(jī)械性能和耐腐蝕性，從而延長彈簧的使用壽命。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)施:
[0007]—種耐腐蝕彈簧鋼，由下列重量百分比的成分組成:C 0.400?0.600%、Si 1.650?2.400%、Μη 0.210 ?0.750%、Cu 0.050 ?0.100 %、Cr 0.750?3.700 %、B 0.008 ?0.010% ^Mo 0.002 ?0.500%、Nb 0.005 ?0.200 %、Ta 0.005 ?0.200%、Re 0.050 ?
1.00%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]優(yōu)選的，所述彈簧鋼由下列重量百分比的成分組成:C 0.400?0.500%、Si 1.750?2.000%、Μη 0.250 ?0.750%、Cu 0.050 ?0.850 %、Cr 0.750?3.000 %、B 0.008 ?0.009% ^Mo 0.002 ?0.450%、Nb 0.005 ?0.150 %、Ta 0.005 ?0.150%、Re 0.060 ?
1.00%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0009]—種耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，包括初步熱處理和最終熱處理:
[0010](I)初步熱處理
[0011 ]正火，在加熱爐中充滿防氧化氣體，將彈簧鋼加熱至880-950°C，熱透后保溫45-60min，采用氮?dú)怙L(fēng)冷；
[0012]優(yōu)選的，所述防氧化氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?br>[0013](2)最終熱處理
[0014]①雙介質(zhì)淬火，將彈簧鋼在真空環(huán)境下加熱到830-880°C，保持1-2.5小時(shí)后，將其浸入水介質(zhì)中冷卻至300-350°C，立即取出浸入油中冷卻至室溫；
[0015]②中溫回火，在回火爐中加熱至400-500°C，保溫2-5小時(shí)后冷卻至室溫；
[0016]優(yōu)選的，所述回火爐中設(shè)有風(fēng)機(jī)，以增加回火的均勻性。
[0017]B:主要是提高鋼的淬透性。
[0018]Mo:提高強(qiáng)韌性、淬透性、抑制回火脆性。
[0019]Nb:鈮作為微合金化元素加入鋼中，與鋼中的碳/氮/硫結(jié)合，改變鋼的顯微結(jié)構(gòu)。不僅提尚鋼的強(qiáng)度，還可以提尚鋼的初性、抗尚溫氧化性和耐蝕性。
[0020]Re:耐磨，耐腐蝕。
[0021]Ta:鉭的活動(dòng)性在所有金屬元素中排倒數(shù)第四，抗腐蝕性很強(qiáng)。
[0022]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明彈簧鋼中添加的Nb元素可以細(xì)化晶粒，改善彈簧鋼的加工性能;B和Mo提尚彈貪鋼的洋透性;Re與Ta大大提尚了彈貪的抗腐蝕性。此彈貪鋼制成的彈簧壽命可延長20-30%。在本發(fā)明熱處理工藝中，采取雙介質(zhì)淬火避免了單純在水中淬火工件易變形開裂、單純在油中淬火工件不易淬透的兩大缺點(diǎn)，保證工件具有較好的機(jī)械性能；后續(xù)的中溫回火工藝使彈簧鋼的硬度在35?50HRC范圍內(nèi)，具有較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]一種耐腐蝕彈簧鋼由下列重量百分比的成分組成:C 0.400%,Si 1.650%,Mn0.210%、Cu 0.050%、Cr 0.750%、Β 0.008%、Μο 0.002%、Nb 0.005%、Ta 0.005%、Re
0.050%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0026]一種耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，包括初步熱處理和最終熱處理:
[0027](I)初步熱處理
[0028]正火，在加熱爐中充滿氮?dú)?，將彈簧鋼加熱?800C，熱透后保溫45-60min，采用氮?dú)怙L(fēng)冷；
[0029](2)最終熱處理
[0030]①雙介質(zhì)淬火，將彈簧鋼在真空環(huán)境下加熱到850°C，保持2小時(shí)后，將其浸入水介質(zhì)中冷卻至300°C，立即取出浸入油中冷卻至室溫；
[0031]②中溫回火，在回火爐中加熱至400°C，保溫4小時(shí)后冷卻至室溫；
[0032]實(shí)施例2:
[0033]—種耐腐蝕彈簧鋼由下列重量百分比的成分組成:C 0.600%,Si 2.400%,Mn0.750%、Cu 0.100%、Cr 3.700%、Β 0.010%、Μο 0.500%、Nb 0.200%、Ta 0.200%、Re1.000%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0034]一種耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，包括初步熱處理和最終熱處理:
[0035](I)初步熱處理
[0036]正火，在加熱爐中充滿氬氣，將彈簧鋼加熱至9500C，熱透后保溫45-60min，采用氮?dú)怙L(fēng)冷；
[0037](2)最終熱處理
[0038]①雙介質(zhì)淬火，將彈簧鋼在真空環(huán)境下加熱到880°C，保持I小時(shí)后，將其浸入水介質(zhì)中冷卻至350°C，立即取出浸入油中冷卻至室溫；
[0039]②中溫回火，在回火爐中加熱至500°C，保溫2小時(shí)后冷卻至室溫；
[0040]實(shí)施例3:
[0041 ] 一種耐腐蝕彈簧鋼由下列重量百分比的成分組成:C 0.450%,Si 1.850%,Mn0.350% ^Cu 0.075%、Cr 1.750%、Β 0.008%、Μο 0.075%、Nb 0.008%、Ta 0.008%、Re
0.450%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0042]一種耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，包括初步熱處理和最終熱處理:
[0043](I)初步熱處理
[0044]正火，在加熱爐中充滿氬氣體，將彈簧鋼加熱至9000C，熱透后保溫45-60min，采用氮?dú)怙L(fēng)冷；
[0045](2)最終熱處理
[0046]①雙介質(zhì)淬火，將彈簧鋼在真空環(huán)境下加熱到850°C，保持2小時(shí)后，將其浸入水介質(zhì)中冷卻至350°C，立即取出浸入油中冷卻至室溫；
[0047]②中溫回火，在回火爐中加熱至500°C，保溫4小時(shí)后冷卻至室溫；
[0048]實(shí)施例4:
[0049]—種耐腐蝕彈簧鋼由下列重量百分比的成分組成:C 0.500%,Si 2.000%,Mn
0.500% ^Cu 0.075%、Cr 1.750%、Β 0.009%、Μο 0.275%、Nb 0.100%、Ta 0.058%、Re
0.650%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0050]一種耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，包括初步熱處理和最終熱處理:
[0051 ] (I)初步熱處理
[0052]正火，在加熱爐中充滿氬氣，將彈簧鋼加熱至950°C，熱透后保溫45-60min，采用氮?dú)怙L(fēng)冷；
[0053](2)最終熱處理
[0054]①雙介質(zhì)淬火，將彈簧鋼在真空環(huán)境下加熱到880°C，保持2.5小時(shí)后，將其浸入水介質(zhì)中冷卻至350°C，立即取出浸入油中冷卻至室溫；
[0055]②中溫回火，在回火爐中加熱至450°C，保溫3小時(shí)后冷卻至室溫；
[0056]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0057]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐腐蝕彈簧鋼，其特征在于，由下列重量百分比的成分組成:C 0.400?0.600% ^Si 1.650 ?2.400%、Mn 0.210 ?0.750 %、Cu 0.050 ?0.100%、Cr 0.750 ?3.700%、Β:0.008 ?0.010%、Mo 0.002?0.500 %、Nb 0.005 ?0.200 %、Ta 0.005 ?0.200%,Re 0.050?1.000 %，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的耐腐蝕彈簧鋼，其特征在于，由下列重量百分比的成分組成:C0.400?0.500%、Si 1.750?2.000%、Mn 0.250?0.750%、Cu 0.050?0.850%、Cr 0.750?3.000%、Β 0.008 ?0.009%、Μο 0.002 ?0.450 %、Nb 0.005 ?0.150 %、Ta 0.005 ?0.150%,Re 0.060?1.000 %，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。3.如權(quán)利要求1或2所述的耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，包括初步熱處理和最終熱處理: (1)初步熱處理 正火，在加熱爐中充滿防氧化氣體，將彈簧鋼加熱至880-9500C，熱透后保溫45-60min，采用氮?dú)怙L(fēng)冷； (2)最終熱處理 ①雙介質(zhì)淬火，將彈簧鋼在真空環(huán)境下加熱到830-880°C，保持1-2.5小時(shí)后，將其浸入水介質(zhì)中冷卻至300-350°C，立即取出浸入油中冷卻至室溫； ②中溫回火，在回火爐中加熱至400-500°C，保溫2-5小時(shí)后冷卻至室溫。4.如權(quán)利要求3所述的耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，其特征在于，所述步驟(I)初步熱處理中防氧化氣體為氮?dú)饣蛘邭鍤狻?.如權(quán)利要求3所述的耐腐蝕彈簧鋼熱處理工藝，其特征在于，所述步驟(2)最終熱處理中回火爐中設(shè)有風(fēng)機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐腐蝕彈簧鋼及熱處理工藝，該彈簧鋼由以下成分及重量百分比組成：C？0.400～0.600％、Si？1.650～2.400％、Mn？0.210～0.750％、Cu？0.050～0.100％、Cr？0.750～3.700％、B？0.008～0.010％、Mo？0.002～0.500％、Nb？0.005～0.200％、Ta？0.005～0.2000％、Re？0.050～1.00％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。此彈簧鋼制成的彈簧壽命可延長20-30％。本發(fā)明熱處理工藝采取雙介質(zhì)淬火避免了單純在水中淬火工件易變形開裂、單純在油中淬火工件不易淬透的兩大缺點(diǎn)，保證工件具有較好的機(jī)械性能；后續(xù)的中溫回火工藝使彈簧鋼的硬度在35～50HRC范圍內(nèi)，具有較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。
【IPC分類】C22C38/16, C22C38/32, C22C38/12, C22C38/18, C22C38/04, C22C38/02, C21D6/00
【公開號】CN105568131
【申請?zhí)枴緾N201511033571
【發(fā)明人】余昌國, 余程剛
【申請人】安徽紅橋金屬制造有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月31日