專利名稱：一種鋼板彈簧的淬火工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼板彈簧的淬火工藝，該工藝特別適用于對汽車用中高碳Si-Mn 系板簧材料進(jìn)行淬火，屬于金屬材料熱處理加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼板彈簧，尤其是汽車鋼板板簧是各種載重汽車、機(jī)車上的重要零部件，它一般在沖擊、振動(dòng)或長期均勻的周期改變應(yīng)力的條件下工作。因此，汽車鋼板彈簧必須具備足夠高的彈性變形能力、良好的表面質(zhì)量、優(yōu)良的疲勞性能、塑性和韌性。其力學(xué)性能在材料質(zhì)量保證的前提下取決于熱處理工藝。在材料的熱處理過程中，即淬火和回火過程中，需要加熱到很高的溫度，并且保溫一定的時(shí)間，每批產(chǎn)品需要燃燒大量的燃料或者耗費(fèi)大量的電量， 這樣不僅消耗能源，造成產(chǎn)品成本的增加，同時(shí)加熱過程中產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
為克服彈簧鋼板現(xiàn)有淬火處理工藝能耗大、成本高的不足，本發(fā)明提供了一種鋼板 彈簧的淬火工藝，該工藝在保證，甚至有效提升產(chǎn)品性能的同時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比減少了能量的損耗，節(jié)約了能源。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是采用如下鋼板彈簧的淬火工藝步驟將鋼板彈簧置于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱12 18分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020 1065°C， 并在該溫度下保溫12 18分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。且在本發(fā)明中所述鋼板彈簧的材料為中碳Si-Mn系板簧材料或高碳Si-Mn系板簧材料。且鋼板彈簧的材料內(nèi)添加有V、Cr和/或B元素。而且對于不同板厚的鋼板彈簧，工藝條件有所不同。鋼板彈簧的板厚小于10毫米時(shí)，于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱12 15分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020 1045°C，并在該溫度下保溫12 15分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。鋼板彈簧的板厚在10 20毫米時(shí)，于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱13 16分鐘，然后繼續(xù)加熱至1035 1055°C，并在該溫度下保溫13 16分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。鋼板彈簧的板厚大于20毫米時(shí)，于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱15 18分鐘，然后繼續(xù)加熱至 1045 1065°C，并在該溫度下保溫15 18分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中浮火。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的鋼板彈簧淬火工藝是先將鋼板彈簧加熱至 930 950°C預(yù)熱12 18分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020 1065°C，并在該溫度下保溫12 18分鐘，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在提高淬火溫度的同時(shí)縮短保溫時(shí)間，一方面降低了能量的消耗，節(jié)約能源，另一方面又有效抑制了板材晶粒在較高淬火溫度下的長大傾向，獲得與原來熱處理工藝加工下相當(dāng)，甚至更好的組織特征。此外，由于60Si2Mn等中高碳Si-Mn系材料在加熱過程中表面脫碳現(xiàn)象嚴(yán)重，加熱保溫時(shí)間的縮短還可以有效降低板簧表面脫碳傾向，提高板簧的疲勞性能。且本發(fā)明提供的鋼板彈簧淬火工藝主要是針對60Si2Mn等中高碳Si-Mn系板簧材料的淬火工藝，主要是通過提高奧氏體化溫度，縮短淬火保溫時(shí)間，以達(dá)到節(jié)省能源，降低成本的目的。而且淬火加熱溫度的選擇是以得到均勻細(xì)小的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織，因此該工藝能保證，甚至適當(dāng)提高板簧的使用性能的同時(shí)，有效降低能源損耗，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明中還在鋼板彈簧用鋼中通過添加V、Cr和/或B來提高淬透性，細(xì)化晶粒，提高板簧的硬度以及抗疲勞性能。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是在不同加熱溫度下保溫35min的鋼板彈簧金相顯微組織圖。圖2是在同一加熱溫度不同保溫時(shí)間下的鋼板彈簧金相顯微組織圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1添加V、Cr和B的60Si2Mn鋼板彈簧，板厚9毫米，將鋼板彈簧置于加熱爐中加熱至930°C預(yù)熱14分鐘，然后繼續(xù)加熱至1030°C，并在該溫度下保溫14分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。經(jīng)測試，所得產(chǎn)品疲勞壽命> 18萬次。實(shí)施例260Si2Mn鋼板彈簧，板厚15毫米，將鋼板彈簧置于加熱爐中加熱至940°C預(yù)熱15 分鐘，然后繼續(xù)加熱至1040°C，并在該溫度下保溫15分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。經(jīng)測試，所得產(chǎn)品疲勞壽命> 18萬次。實(shí)施例3添加V、Cr和B的60Si2Mn鋼板彈簧，板厚25毫米，將鋼板彈簧置于加熱爐中加熱至950°C預(yù)熱17分鐘，然后繼續(xù)加熱至1050°C，并在該溫度下保溫17分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。經(jīng)測試，所得產(chǎn)品疲勞壽命> 18萬次。中高碳Si-Mn系合金鋼的淬火處理主要是保證板簧在熱處理過程中充分奧氏體化，使合金元素能夠融入奧氏體中，強(qiáng)化基體。本發(fā)明通過同時(shí)控制加熱溫度和保溫時(shí)間來控制奧氏體晶粒的大小。圖1體現(xiàn)的是不同奧氏化溫度下，保溫35分鐘板簧材料顯微組織的變化，其中圖1(a)為910°C時(shí)的顯微組織、圖1(b)為960°C時(shí)的顯微組織、圖1(c)為 1035°C時(shí)的顯微組織。從圖1中可以看出，隨著加熱溫度的升高，晶粒有一定的長大，但是長大幅度不是很大。圖2體現(xiàn)的是同溫不同保溫時(shí)間下，鋼板彈簧材料顯微組織的變化，其中圖2 (a)為保溫50分鐘時(shí)的顯微組織、圖2 (b)為保溫35分鐘時(shí)的顯微組織、圖2 (c)為保溫20分鐘時(shí)的顯微組織。從圖2中可以看出，隨著保溫時(shí)間的加長，晶粒有所長大，但在時(shí)間加長到50分鐘后，晶粒會(huì)出現(xiàn)長大現(xiàn)象，但長大幅度已不明顯。由此可知加熱溫度低時(shí)保溫時(shí)間影響較??；加熱溫度高時(shí)保溫時(shí)間的影響開始較大，但隨時(shí)間加長到50分鐘后影響減弱。因此加熱溫度高時(shí)，保溫時(shí)間應(yīng)當(dāng)縮短，才能保證得到細(xì)小的奧氏體晶粒。本發(fā)明將板簧的加熱過程分為兩階段，先加熱至930 950°C預(yù)熱12 18分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020 1065°C，并在該溫度下保溫12 18分鐘，淬火溫度由現(xiàn)有技術(shù)中的920 ±10°C提高到1020 1065°C，而整個(gè)加熱保溫時(shí)間縮短約10分鐘。經(jīng)試驗(yàn)證明，采用本發(fā)明提供的淬火工藝生產(chǎn)的汽車鋼板彈簧，疲勞壽命> 18萬次，高于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的汽車鋼板彈簧的疲勞壽命(12萬次)，剛度及永久變形均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。具備節(jié)能性，在大規(guī)模生 產(chǎn)條件下，節(jié)能效果顯著。對于燃油加熱爐來說，平均每噸板簧可節(jié)約柴油約10. 75kg，節(jié)能25%。
權(quán)利要求
1.一種鋼板彈簧的淬火工藝，其特征是采用如下步驟將鋼板彈簧置于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱12 18分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020 1065°C，并在該溫度下保溫12 18分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板彈簧的淬火工藝，其特征是鋼板彈簧的材料為中碳 Si-Mn系板簧材料或高碳Si-Mn系板簧材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼板彈簧的淬火工藝，其特征是鋼板彈簧的材料內(nèi)添加有V、Cr和/或B元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板彈簧的淬火工藝，其特征是鋼板彈簧的板厚小于10毫米時(shí)，于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱12 15分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020 1045°C， 并在該溫度下保溫12 15分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板彈簧的淬火工藝，其特征是鋼板彈簧的板厚在10 20毫米時(shí)，于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱13 16分鐘，然后繼續(xù)加熱至1035 1055°C，并在該溫度下保溫13 16分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼板彈簧的淬火工藝，其特征是鋼板彈簧的板厚大于20毫米時(shí)，于加熱爐中加熱至930 950°C預(yù)熱15 18分鐘，然后繼續(xù)加熱至1045 1065°C，并在該溫度下保溫15 18分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。
全文摘要
本發(fā)明提供的鋼板彈簧的淬火工藝是將鋼板彈簧置于加熱爐中加熱至930～950℃預(yù)熱12～18分鐘，然后繼續(xù)加熱至1020～1065℃，并在該溫度下保溫12～18分鐘，再將鋼板彈簧置于淬火液中淬火。該淬火工藝不僅能提高鋼板彈簧的疲勞壽命，而且能降低產(chǎn)品生產(chǎn)能耗，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C21D9/02GK102242247SQ20101017169
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者伍水華, 吳禮林, 熊金來, 鄭君紅 申請人:湖北神風(fēng)汽車彈簧有限公司