[发明专利]一种合金弹簧钢

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金材料技术领域，具体涉及一种合金弹簧钢。

背景技术

合金弹簧钢主要是用来制作各种机器设备中经常在冲击，振动和周期性转动，弯曲等交变应力下工作的弹簧和弹性元件，如汽车拖拉机和机车上的叠板弹簧，除了承受车厢和载物重量外，还有承受运动中因为地面不平等因素引起的冲击载荷和震动，使车辆运转平稳，并避免其他的一些零件因为受到冲击而过早的失效。此外，弹簧也是一种储能元件，如汽阀弹簧，喷嘴弹簧等，靠存储的能力使其他机件完成事先规定的动作，以保证机械和仪表的正常工作。因此对合金弹簧钢提出了较高的要求。

弹簧钢一般要具有以下特性：高的弹性极限或者屈服极限和高的屈服比，以保证弹簧件具有高的弹性形变能力和高的承载能力，同时具有高的疲劳极限，以保证弹簧件具有在长期振动和交变应力作用下抵抗疲劳破坏的能力，同时还要有足够的塑形和韧性，以满足加工成型和承受一定冲击载荷的需要。此外，一些高温和易腐蚀的环境下工作的弹簧还应具有良好的耐热性和耐腐蚀性。

中国专利201410308472.3，发明名称为一种高韧性弹簧钢，该发明通过改变合金钢材料的配比，适当减小硅锰的含量，适度添加铬、钒、钨等稀有金属元素可细化晶粒，得到优良的热处理性能，降低钢的过热敏感性和脱碳倾向，大幅减少钢材在热处理过程中的石墨化现象，改善表面质量，提高材料的韧性、强度和弹性极限和疲劳强度，减少了淬火开裂的现象，能够应用于高端平面涡卷弹簧。其不足是由于减少了硅锰的含量，该合金弹簧钢的耐腐蚀性不好。

中国专利201410226655.0，发明名称为一种合金弹簧钢，本发明公开一种合金弹簧钢，经过料、加热、成型、余热淬火、中温回火、最后进行产品成型，所述合金弹簧钢的组分和配比为：C：0.3500-0.6500％、Si：0.8000-5.4200％、Mn：0.1500-2.200％、P：0.003-0.08％、S：0.003-0.0800％、Cr：0.70-3.80％、Sc：0.0001-0.05％、Al：0.0005-0.0500％、N：0.0020-0.0100％，余量为Fe和不可避免的杂质。该发明添加稀土金属Sc可以硫化和细化晶粒，改善了合金弹簧钢的加工性能，使合金弹簧钢的强度高、韧性强、弹减抗力强，其不足是在适合载荷环境下正常工作的寿命较短。

中国专利200510128640.1，发明名称为超净弹簧钢，该发明公开了一种超净弹簧钢，它包含易于被热轧拉长且破裂成为微小颗粒的夹杂物，该碳化物可作为增强相来增加钢的硬度和强度，利用热处理方法，先在较高的温度下使碳化物都熔融在奥氏体中，然后利用碳化物微细化淬火方式进行热处理，使碳化物颗粒极为细小且均匀分布，可进一步提高钢的强韧性。本发明在合金弹簧钢中加入了一些稀土元素铬。铬与铁能形成连续固溶体，并能与碳(铁)形成多种碳化物。钢中加入一定量的铬，能提高硬度和强度，随着铬含量的增加，钢的抗拉强度和硬度也显著上升，因此，铬是耐磨钢中常采用的化学元素。钒和碳有极强的亲和力，它在钢中主要以碳化物形态存在。钒在钢中的主要作用是细化组织和晶粒，提高钢的强度和韧性，钒的碳化物具有极高的硬度和耐磨性。另外，硅在钢中也主要以碳化物的形态存在，碳化硅的硬度极高，且分布在晶界，可以防止晶粒快速长大。该发明的主要问题是由于加入了稀土元素使得合金弹簧钢的耐腐蚀性降低，在酸性条件下该种合金弹簧钢极易产生裂纹。

发明内容

为了克服以上问题，本发明目的是给出一种硬度高，韧性好，耐冲击的合金弹簧钢的配方。为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

在合金元素的碳、氮化合物中,TIN是溶解度最小而又最后溶解的间隙相。其开始溶解温度在950℃以上,直到1400℃也能在短时间内保留。一般钢水中的含氮量为0.005%-0.010%,如果加人0.03%Ti,将会在液态就形成大量大颗粒的TiN,这对奥氏体晶粒的长大不但不会起阻碍作用,而且还会降低冲击韧性。而从液态到奥氏体N的溶解度变化,可在结晶前沿析出极细小的TIN粒子,对奥氏体晶粒的长大有强的阻碍作用。