[发明专利]一种提高60Si2Mn弹簧钢性能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高60Si2Mn弹簧钢性能的热处理工艺。

背景技术

弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性，而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。弹簧钢应具有优良的综合性能，如力学性能（特别是弹性极限、强度极限、屈强比）、抗弹减性能（即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能）、疲劳性能、淬透性、物理化学性能（耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等）。为了满足上述性能要求，弹簧钢具有优良的冶金质量（高的纯洁度和均匀性）、良好的表面质量（严格控制表面缺陷和脱碳）、精确的外形和尺寸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种提高60Si2Mn弹簧钢性能的热处理工艺，以提高该钢的性能。

本发明的技术方案是：一种提高60Si2Mn弹簧钢性能的热处理工艺，将60Si2Mn弹簧钢以5℃/s的升温速率升温至850℃，保温50min，后以50-240℃/s的降温速率再淬火介质为13%PAG、5%食盐水或分级淬火油中进行降温至20℃，保温50min，后又升温至420℃，保温50min，后油冷即可。

降温速率为120℃/s，淬火介质为13%PAG。

本发明的有益效果：随着冷却速度的下降，该材料的抗拉强度和屈服强度整体呈现下降的趋势，但在中间冷速下的屈服强度是上升的；在200℃回火态也要比440℃回火态下的整体强度要强。

随冷却速度的下降，该材料的塑性呈现出先上升后下降的趋势，在中间冷速下的塑性比在同状态下的塑性要强，且在440℃下的整体塑性比200℃回火态下的整体塑性要强。Ms点随着淬火速度的增加而升高。在120℃/s冷速和13%PAG淬火介质下的中间淬火速度的综合力学性能最好。淬火速度对60Si2Mn弹簧钢的组织影响不明显。中间淬火速度对奥氏体具有稳定作用，这可能解释13%PAG下的中间冷速具有有较好的塑性的原因。

附图说明

图1为不同淬火速度对60Si2Mn强、塑性的影响；

图2为不同淬火速度对60Si2Mn弹簧钢硬度的影响。

具体实施方式

一种提高60Si2Mn弹簧钢性能的热处理工艺，其特征在于：将60Si2Mn弹簧钢以5℃/s的升温速率升温至850℃，保温50min，后以50-240℃/s的降温速率再淬火介质为13%PAG、5%食盐水或分级淬火油中进行降温至20℃，保温50min，后又升温至420℃，保温50min，后油冷即可。降温速率为120℃/s，淬火介质为13%PAG。

根据图1曲线可以看出，整体上随着淬火速度的增加，其抗拉强度和塑形的呈现出先降低后增加，最后再降低的趋势，从图中可以看出，当冷却速度为120℃/s时，60Si2Mn弹簧钢的抗拉强度和塑形的综合性能最佳。

对硬度的力学性能进行制图分析，如图2。在整体上，在50℃/s-120℃/S之间随淬火速度的增加呈现出递增的趋势，这是因为，在这个区间随着冷却速度的增加，弹簧钢中奥氏体向马氏体的转变量增加；在120℃/s-160℃/s之间，由于比较高的淬火速度使弹簧钢中的奥氏体来不及向马氏体转化，所以，随着淬火速度的增加呈现出递减的趋势，紧接着，在160℃/s-240℃/s之间，因为冷却速度比较大，弹簧钢里面的碳化物和杂质原子来不及扩散，存于基体组织中，所以，随淬火速度的增加呈现出增加的趋势。

随着冷却速度的下降，该材料的抗拉强度和屈服强度整体呈现下降的趋势，但在中间冷速下的屈服强度是上升的；在200℃回火态也要比440℃回火态下的整体强度要强。

随冷却速度的下降，该材料的塑性呈现出先上升后下降的趋势，在中间冷速下的塑性比在同状态下的塑性要强，且在440℃下的整体塑性比200℃回火态下的整体塑性要强。Ms点随着淬火速度的增加而升高。在120℃/s冷速和13%PAG淬火介质下的中间淬火速度的综合力学性能最好。淬火速度对60Si2Mn弹簧钢的组织影响不明显。中间淬火速度对奥氏体具有稳定作用，这可能解释13%PAG下的中间冷速具有有较好的塑性的原因。