[发明专利]一种提高50CrVA弹簧钢淬透厚度的淬火液及淬火工艺

说明书

技术领域

本发明属于普通50CrVA弹簧钢热处理淬火工艺技术领域，具体涉及一种提高50CrVA弹簧钢淬透厚度的淬火液及淬火工艺。

背景技术

目前，普通中碳低合金弹簧钢，因其合金含量低、材料成本低，因而被广泛大量的使用。其中50CrVA弹簧钢，属于Cr-V系弹簧钢，因其本身具有良好的抗脱碳能力及防止奥氏体晶粒粗化能力，且经过热处理后具有较高弹性极限、强度极限以及良好塑性，被广泛应用于汽车钢板弹簧制造。随着国内重型载货汽车载重量由过去的4t提高到现在的40t以上，50CrVA钢应用于汽车钢板弹簧时，对其使用截面厚度要求也由8mm提高到24mm及其以上。

50CrVA弹簧钢在加工使用前需要经过淬火处理，即将钢材加热到临界温度以上，保温一段时间使组织奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，使奥氏体转化为马氏体，从而提高钢的硬度、耐磨性、韧性及弹性等其他各项组织性能的加工工艺。

弹簧钢在淬火时往往遇到两种情况：一种是工件从表面到中心都获得马氏体组织，同杆具有高硬度，称之为“淬透”；另一种是工件表层获得马氏体组织，具有高硬度，而心部则是非马氏体组织，其硬度偏低，称为“未淬透”。只有当工件淬透了，其表里的性能才能均匀一致，可以充分发挥钢材的机械性能潜力；如果未淬透，则表里性能存在差异，严重影响弹簧的性能质量。有两种方法可以提高钢材的淬透厚度：一种是提高钢材的合金元素含量，从而改善材料的淬透性，但提高了材料成本；另一种方法是提高淬火冷却速度来达到提高淬透厚度的目的，这是目前业内人士所追求的较为合理有效的方法，但也容易带来淬火开裂的危险。

50CrVA钢传统热处理过程中，使用淬火介质为普通淬火油，其油淬火临界淬火板厚为24mm。通过对传统热处理50CrVA材料钢板弹簧大量断裂失效分析及对其生产现场工艺质量研究后发现，截面厚度接近或大于油淬火临界淬火板厚时，存在无法正常淬火现象，严重影响材料的力学性能及钢板弹簧的疲劳寿命。并且这种传统的油介质淬火方式，冷却速度低而淬透厚度也很低，，油耗大，加工车间的作业环境恶劣，且操作稍有不慎即会引发火灾隐患，还不利于节能环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高50CrVA弹簧钢淬透厚度的淬火液及淬火工艺，有效提高50CrVA弹簧钢的淬透厚度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种提高50CrVA弹簧钢淬透厚度的淬火液，包括溶质和溶剂，其特征在于溶质为有机聚合物水溶性淬火介质，溶剂为液态水；淬火液的浓度为10％-20％。

本发明所述的一种提高50CrVA弹簧钢淬透厚度的淬火液，其特征在于有机聚合物水溶性淬火介质的具体成分及各种成分所占质量分数如下：

氯化钠            1％-1.5％；

氢氧化钾          1％-1.5％；

咪唑啉油盐酸      0.5％-1.5％；

苯甲酸钠          0.05％-0.1％；

三乙醇胺          0.05％-0.1％；

太古油            0.1％-0.15％；

其余为：聚烷撑乙二醇。

淬火液的最大冷却速度120～160℃/s。

淬火液的溶液温度20～40℃。

本发明提供一种提高50CrVA弹簧钢淬透厚度的淬火工艺，其特征在于将50CrVA弹簧钢加热到900±10℃，淬火加热保温时间为10～30分钟，将50CrVA弹簧钢放入淬火液中，经过蒸汽膜阶段、沸腾阶段和对流阶段后完成淬火；其中蒸汽膜爆裂时间4～10秒；然后按480±5℃，保温120分钟，水冷回火。

50CrVA弹簧钢的淬火硬度不小于54HRC，马氏体组织百分比不小于90％，淬透厚度不小于25mm。

本发明的有益效果是：

1、本发明所采用的有机聚合物水溶性淬火液，是由一种由液态的有机聚合物和腐蚀抑制剂组成的水溶性溶液。有机聚合物完全溶于水，形成清亮、均质的溶液。通过使用本发明所述的淬火液及淬火工艺得到的50CrVA弹簧钢，淬透厚度达25mm，淬火硬度不小于54HRC，马氏体组织≥90％(面积百分比)，极大的提高了产品质量。

2、本发明的淬火工艺将50CrVA弹簧钢的淬透厚度从16mm提高到25mm，与常规热处理相比，淬透厚度幅度提高56％，避免了大量合金资源的消耗，保护了自然资源。