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彈簧薄鋼板、彈簧鋼帶的淬火、回火加熱處理過程
時間: 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質處理的鋼帶和經(jīng)過等溫淬火的下貝氏體鋼帶，它們都是用連續(xù)作業(yè)爐生產的。
彈簧熱處理時控制加熱爐鋼帶進出處的爐溫及回火浴爐的溫度。例如，厚度0.3的T10A鋼帶，運行速度為8m/min時，淬火加熱爐(爐長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行貝氏體等溫淬火，或直接油淬。隨后按所需強度級別，連續(xù)在380℃~580°C的浴爐中回火。按國標，熱處理彈簧鋼帶的強度分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三級，其力學性能和相應的回火溫度。用調質或下貝氏體鋼帶制成的彈簧均不需再淬火回火處理，只進行去應力退火就即可。
彈簧薄鋼板(YB543)
彈簧薄鋼板選用的鋼號及其化學成分應符合YB/T59的規(guī)定。供貨狀態(tài)下的力學性能見表10。這類材料制成的彈簧都需要經(jīng)過熱處理才能獲得所需的力學性能。
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行淬火回火處理來得到所要求的性能。
對于要求淬火而其截面尺寸又較大的彈簧，其鋼材應有相應的淬透性、較小的過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、熱成形時要求材料有足夠的塑性和良好的彎曲、扭轉及纏繞性能，以便保證或提高彈簧的制造質量。尺寸較小的彈簧，熱處理時變形大、難以校正，這很難保證彈簧產品質量。這種情況就要選用已強化的彈簧材料進行冷成型，冷成形后只進行低溫退火，這樣更能保證大批量小彈簧的產品質量并且成本低廉。
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行淬火，只需進行去應力退火(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行淬火和回火，以達到所要求的組織和力學性能。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。彈簧鋼絲的強化原理有如下幾個方面：合金化強化、冷形變強化、馬氏體相變強化和沉淀強化(時效硬化)。其中，形變和相變強化占有重要地位。反映在彈簧鋼絲的生產過程中就是拔絲和熱處理兩道工序。彈簧鋼絲生產企業(yè)的兩個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鍵工序。
彈簧產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鉛浴淬火后經(jīng)過多次拉撥達到所需的力學性能外，其他硬態(tài)彈簧鋼絲都是通過熱處理達到所要求的力學性能的。
彈簧鋼絲的熱處理是連續(xù)流水作業(yè)，通道式加熱爐長十幾米甚至幾十米，由鋼絲直徑大小，加熱爐長度及鉛浴槽長度可以確定鋼絲運行速度，用無級變速器來調節(jié)收線機的回轉速度。
鋼絲在爐中加熱過程中需要完成奧氏體化過程，將發(fā)生如下幾個轉變：
①應變時效。
②恢復、再結晶及珠光體球化。
③奧氏體的形成。
④奧氏體晶粒長大及成分均勻化等。
由于爐內溫度分布不均，鋼絲之間也有差異，所以，加熱時鋼絲內部奧氏體化過程也不完全致。實踐表明，奧氏體形成、長大和成分均勻化過程占50%加熱全過程是合適的。提高加熱爐預熱段溫度，將縮短前兩個轉變過程所需的時間、延長后兩個轉變過程的時間，這有利于提高生產率。調整鉛淬火前的組織狀態(tài)或適當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性能。
鉛浴淬火也可采用對鋼絲直接通電加熱法進行處理，也就是將鋼絲通低壓大電流，使之自身發(fā)熱。其優(yōu)點是加熱速度快，加熱時間較短、熱效率高，所占生產面積較小，比較容易采用保護氣氛加熱，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，鉛浴淬火時的冷卻條件對冷拔彈簧鋼絲的組織和性能也有很大影響。由于冷卻介質的不同，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，甚至風冷處理，有些做正火處理在這里也屬于這個范圍。
彈簧薄鋼板選用的鋼號及其化學成分應符合YB/T59的規(guī)定。供貨狀態(tài)下的力學性能見表10。這類材料制成的彈簧都需要經(jīng)過熱處理才能獲得所需的力學性能。
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行淬火回火處理來得到所要求的性能。
對于要求淬火而其截面尺寸又較大的彈簧，其鋼材應有相應的淬透性、較小的過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、熱成形時要求材料有足夠的塑性和良好的彎曲、扭轉及纏繞性能，以便保證或提高彈簧的制造質量。尺寸較小的彈簧，熱處理時變形大、難以校正，這很難保證彈簧產品質量。這種情況就要選用已強化的彈簧材料進行冷成型，冷成形后只進行低溫退火，這樣更能保證大批量小彈簧的產品質量并且成本低廉。
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行淬火，只需進行去應力退火(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行淬火和回火，以達到所要求的組織和力學性能。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。彈簧鋼絲的強化原理有如下幾個方面：合金化強化、冷形變強化、馬氏體相變強化和沉淀強化(時效硬化)。其中，形變和相變強化占有重要地位。反映在彈簧鋼絲的生產過程中就是拔絲和熱處理兩道工序。彈簧鋼絲生產企業(yè)的兩個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鍵工序。
彈簧產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鉛浴淬火后經(jīng)過多次拉撥達到所需的力學性能外，其他硬態(tài)彈簧鋼絲都是通過熱處理達到所要求的力學性能的。
彈簧鋼絲的熱處理是連續(xù)流水作業(yè)，通道式加熱爐長十幾米甚至幾十米，由鋼絲直徑大小，加熱爐長度及鉛浴槽長度可以確定鋼絲運行速度，用無級變速器來調節(jié)收線機的回轉速度。
鋼絲在爐中加熱過程中需要完成奧氏體化過程，將發(fā)生如下幾個轉變：
①應變時效。
②恢復、再結晶及珠光體球化。
③奧氏體的形成。
④奧氏體晶粒長大及成分均勻化等。
由于爐內溫度分布不均，鋼絲之間也有差異，所以，加熱時鋼絲內部奧氏體化過程也不完全致。實踐表明，奧氏體形成、長大和成分均勻化過程占50%加熱全過程是合適的。提高加熱爐預熱段溫度，將縮短前兩個轉變過程所需的時間、延長后兩個轉變過程的時間，這有利于提高生產率。調整鉛淬火前的組織狀態(tài)或適當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性能。
鉛浴淬火也可采用對鋼絲直接通電加熱法進行處理，也就是將鋼絲通低壓大電流，使之自身發(fā)熱。其優(yōu)點是加熱速度快，加熱時間較短、熱效率高，所占生產面積較小，比較容易采用保護氣氛加熱，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，鉛浴淬火時的冷卻條件對冷拔彈簧鋼絲的組織和性能也有很大影響。由于冷卻介質的不同，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，甚至風冷處理，有些做正火處理在這里也屬于這個范圍。
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