V型彈片的淬火和回火

1. V型彈片的淬火淬火就是把鋼加熱到臨界溫度Ac，或Ac：以上保溫一定時間，使其奧氏體化，再以大于臨界冷V型彈片卻速度急劇冷卻，從而獲得馬氏體組織的熱處理方法。

對于一般熱卷螺旋彈簧、熱彎板簧以及熱沖壓的碟形彈簧，最好是在熱成形之后，利用其余熱立即淬火。這樣可以省去一次加熱，減少彈簧的氧化脫碳程度，既經(jīng)濟(jì)又改善了彈簧的表面質(zhì)量。例如V型彈片60Si2MnA鋼板彈簧目前采用的熱處理工藝是在900—925C彎片之后，在850～880℃入油淬火。若受條件限制，也可在成形之后重新加熱淬火。

冷成形的彈簧剩余應(yīng)力較大，在淬火加熱時，由于剩余應(yīng)力的釋放，變形較大。為了保證彈簧尺寸精度，可在淬火之前V型彈片加一次去應(yīng)力退火處理，這樣可以減輕淬火加熱變形程度。

彈簧的淬火溫度可根據(jù)彈簧材料的臨界溫度而定。淬火后彈簧材料的金相組織中，應(yīng)無自由鐵素體和滲碳體，以免導(dǎo)致不均勻變形或疲勞強度的下降。淬火加熱時，應(yīng)盡量防止氧化和脫碳。為了保證彈簧的質(zhì)量，在彈簧鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和各種金屬彈簧的制造與驗收技術(shù)條件中V型彈片，對脫碳層的深度都有明確規(guī)定。

目前，大型彈簧成形加熱和淬火加熱，多采用火焰爐或電爐。為了防止或減輕表面氧化和脫碳，得到較高的表面質(zhì)量，V型彈片最好采用可控制氣氛的加熱爐，或使?fàn)t中氣氛略帶還原性，并采用高溫快速加熱的方法。對中小彈簧，可用脫氧良好的鹽浴爐進(jìn)行淬火加V型彈片熱。

彈簧淬火宜在油中冷卻，以避免變V型彈片形和開裂。用尺寸較大的碳鋼材料制造的彈簧，當(dāng)要求不高時可用水冷。

為了減小變形量，除了采用正確的加V型彈片熱和冷卻方法外，有時還采用專用淬火夾具進(jìn)行成形淬火，例如板簧在彎板機上淬火，中、小型螺旋彈簧裝在心軸上或?qū)Ｓ脢A具上進(jìn)行加熱和冷卻。

2．彈簧的等溫淬火主要應(yīng)用在要求熱V型彈片處理變形小和希望獲得良好的塑性和韌性的情況。

等溫淬火就是將彈簧加熱到該鋼種的淬火溫度，保溫一定時間，以獲得均勻的奧氏體組織，然后淬入Ms點以上20～50C的熔鹽中，等溫足夠的時間，使過冷奧氏體基本上完全轉(zhuǎn)變成貝氏體組織，再V型彈片將彈簧取出，在空氣中冷卻。這種處理比普通淬火、回火處理的材料具有更高的延展性和韌性，而且彈簧極少變形或開裂。如果在等溫淬火后再加一次略高于等溫淬火溫度的回火，則彈性極限和沖擊韌性還能有所提高，而強度并沒有大的變化。

等溫淬火時，鹽浴的溫度是根據(jù)彈簧所要V型彈片求的力學(xué)性能決定的，必須嚴(yán)格控制。通常是稍高于該鋼種的Ms點，獲得下貝氏體組織。如溫度偏高，得上貝氏體組織，其硬度較前者低；如溫度過低，雖能提高彈性極限，但塑性、韌性較差，以致失去等溫淬火的優(yōu)越性。

彈簧的等溫淬火規(guī)范，即等溫淬火溫度和V型彈片等溫淬火保溫時間，必須按照該鋼號的等溫轉(zhuǎn)變曲線圖確定。表l為幾種常用彈簧鋼的等溫淬火規(guī)范。

表1 幾種常用彈簧鋼的等溫淬火規(guī)范

表2為幾種彈簧材料等溫淬火與普通淬火、V型彈片回火工藝的力學(xué)性能對比表。

表2 等溫淬火與普通淬火、回火工藝的力學(xué)性能比較

3．彈簧的回火 將淬火后的彈簧重新加V型彈片熱到低于Ac1的某一選定溫度，并保溫一定時間，然后以適宜的冷卻速度冷卻的工藝方法，叫做回火�；鼗鸬哪康氖牵韩@得所需要的力學(xué)性能，穩(wěn)定彈V型彈片簧的組織和尺寸以及消除內(nèi)應(yīng)力。

各類彈簧經(jīng)淬火、回火后的硬度為：一般螺旋彈簧HRC45—50；工作應(yīng)力較高的彈簧(如噴油器調(diào)壓彈簧)HRC47～52；鋼板彈簧HRC42—47或HRC45～50；碟形彈簧HRC45～50。V型彈片

對于淬火后變形的彈簧，可根據(jù)相變超塑性的原理(即鋼由一種組織轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N組織時，具有很大的塑性變形能力)，在V型彈片回火時，裝上限形夾具，使變形在回火過程中得到回復(fù)和矯正。

對于硅鉻彈簧鋼和鉻錳彈簧鋼等回火脆性較大的鋼種，回火后應(yīng)立即在油中冷卻或水中冷卻。

回火的保溫時間與彈簧材料的直徑或厚度有V型彈片關(guān)。表3所列為不同規(guī)格的硅錳和鉻釩彈簧鋼回火時(硝鹽爐)的保溫時間，供參考。

表3 硅錳和鉻釩彈簧鋼在回火溫度為400~520C時的保溫時間

回火是對彈簧使用性能有顯著影響的熱處V型彈片理工序。一般說來彈簧鋼的彈性極限在回火溫度為350～450~C時出現(xiàn)最大值；而疲勞極限出現(xiàn)最大值的回火溫度為450—500℃左右。此外，回火溫度較高時，鋼的塑性及韌性得到改善，對缺口(及裂紋)的敏感性及過載損傷的傾向性也相應(yīng)減小。

彈簧淬火后應(yīng)盡快進(jìn)行回火，以避免由于內(nèi)V型彈片應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，淬火與回火之間的時間間隔一般不超過2～4h。