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彈簧熱處理的目的、方法和要求詳解!

2021-5-17

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彈簧熱處理的目的在于充分發揮材料的潛力(lì),使之達到或接近最佳的力學(xué)性(xìng)能,從而保證彈簧在使用狀态下長長期可靠地工作。

彈(dàn)簧(huáng)在加工過程中(zhōng)都要進行熱處理(lǐ),對于各種不同類型、材料和用不同的方法加工(gōng)出來的彈簧,其熱處理的目的方(fāng)法和要求是不同的。為了消除不利的剩餘,改善彈簧表層的(de)應力分布狀況、獲(huò)得較高的(de)有效應力(lì),在彈簧的制造中,經常采用機械強化工藝。可以通過不同的(de)熱處理方法來滿足彈簧設計的要求。

 
預備熱處理
常用碳素(sù)彈簧鋼和合金彈簧(huáng)鋼的預備(bèi)熱處理工藝:(如下圖)
 
消應力回火
常用彈簧鋼材料消應力回火處理規範:
冷拔(bá)成形并經過強化處理的材料,在(zài)冷狀态下加工成彈簧,或(huò)者時效處理後又經過(guò)變形(xíng)加工的彈簧性元(yuán)件,都應該進行消應力回火處理。處理的規範是按材料的種(zhǒng)類(lèi)和規格(gé)決定,達到既要消除(chú)加工應力,又要保證(zhèng)材料的(de)強度、硬度和韌性等。(見(jiàn)下圖):
 
消應力回火溫度對各種材料(liào)彈簧力學性能的影響:
消應(yīng)力回火(huǒ)溫度對各種材(cái)料彈簧力學性能的影響是客觀存在的。可以用回火溫度對碳素彈簧鋼絲、油淬火回(huí)火鋼(gāng)絲和1Crl8Ni9彈簧材料力學性能的影響加以說明(見(jiàn)下圖):
 
根據試驗:大多數冷(lěng)加工的奧氏體不鏽鋼,在經過320-440℃回(huí)火處理10-60min後,力(lì)學性能、彈性、疲勞強(qiáng)度和松馳性能都會得到不同的提(tí)高,其抗拉強度大約可以(yǐ)增加10%。這是因為(wéi)在回火過程中(zhōng)有一種細微的碳(tàn)化(huà)物M23C6在原子晶格結構中析出,使得材料可以增加抗拉(lā)強度;另外,彈簧成形後通過回火(huǒ)處(chù)理可以減少(shǎo)因為加工成形而(ér)引起的(de)内應力,提高了疲勞強度。

消應力回火的溫度和保溫時間(jiān)對拉伸彈簧的初拉力(lì)的影響:
消應力回火對拉伸彈簧的初拉力是(shì)有影響的,回火溫度低(dī),保溫時間短,保留的初拉力較大,反之(zhī)初拉力保留得小。下圖列出了回火(huǒ)溫度、時間對拉伸彈簧(huáng)初(chū)拉力的殘餘百分比試驗值。(如(rú)下(xià)圖):
 
可(kě)以根據拉伸彈簧所需(xū)要的初拉力大小,對消(xiāo)應力回火溫度與保(bǎo)溫時間進行調整(zhěng)。為了彈簧加工的需要消應力回火(huǒ)有時要進行多次,為了防(fáng)止材料強度降低,應注意(yì)以後的每次回火都要比第一次的回火溫度低20-50℃。
淬火和(hé)回火常用(yòng)彈簧材(cái)料的淬(cuì)火和回火(huǒ)處理(lǐ)規範:
用退火材料成形或熱卷(juàn)成形(材料直徑、厚度較(jiào)大)、熱彎成形(xíng)的彈簧為了确保彈簧的強度和性能,應(yīng)進行淬火和回(huí)火處理。常用彈(dàn)簧材料淬火和回(huí)火處理規範(如下圖):
 
淬火和(hé)回火處(chù)理的注(zhù)意事項:
彈簧(huáng)的(de)淬火應在保(bǎo)護氣氛爐、真空爐(lú)或鹽爐中進行。回火可以在空(kōng)氣爐(lú)、硝(xiāo)鹽爐或真空爐内進行。對有回火(huǒ)脆性的材料,例如錳鋼、矽錳鋼、鉻矽(xī)鋼等 在回火(huǒ)後應訊速在水或油中(zhōng)冷卻,并立即補充進行低于200℃的低溫回火(huǒ),以消除冷卻應力。

由于合金彈(dàn)簧鋼含碳量比較高,又含一定(dìng)的合金元素,淬火後(hòu)内(nèi)應力較大,容易形成淬火裂紋所以(yǐ)淬(cuì)火後應(yīng)該盡快回火。如不能及時回火,應(yīng)先在低于(yú)回火溫度下保持(chí)一段時間。
 
等(děng)溫淬火
等(děng)溫淬火(huǒ)的(de)目的:
為了(le)使得彈簧(huáng)在獲得良好的綜合性能的前提下,提高微量(liàng)塑性變形(xíng)抗力和抗松(sōng)弛(chí)性能,并減少淬火(huǒ)變形,可采用貝氏體等溫(wēn)淬火、馬(mǎ)氏體等溫淬火(huǒ)等方法,其中馬氏體等溫回火在彈簧性(xìng)零件中應用較多。

等溫淬火後一般不需要進行回火處理,如進行補充(chōng)回火,可以進一步提高彈性性能,改善綜合性能。下圖列出60i2MnA鋼等溫淬火(huǒ)與普(pǔ)通淬火回火(huǒ)力學性能的(de)比較(如下圖):
 

 

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