[发明专利]一种采用水溶性淬火介质的螺旋弹簧淬火热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋弹簧在水溶性淬火介质中淬火的热处理工艺，属于弹簧钢热处理技术领域。

背景技术

60Si2CrVAT弹簧钢作为目前我国提速列车转向架螺旋弹簧专用的材料,其力学性能的改善一直是研究的重点。该弹簧钢热处理工艺通常是采用油淬火-中温回火，在实际生产过程中，采用机械淬火油作为淬火介质，由于其冷却能力较低，常常会使弹簧出现“淬不透”，硬度较低，强度不足的现象，而且在其使用过程中经常会伴随着燃烧并冒出大量的油烟，存在着安全隐患和污染环境的问题。

PAG水溶性淬火介质是目前发展较快的一类新型淬火介质，它具有较好的淬透性和淬硬性，且具有安全、清洁、环保的优点，另外，PAG淬火介质的冷却速度介于水和机械淬火油之间，并且还可以通过改变其浓度来调节它的冷却速度，在提高淬透能力的同时又控制了淬火后产生的应力，使其可以克服“水淬开裂，油淬不硬”的缺点，因此，PAG淬火介质也越来越普遍的应用到许多重要零部件生产的热处理工艺中，特别是适用于普通碳素钢、中低合金钢等。

PAG淬火介质在弹簧钢中的应用也有相关报道，如CN102168167A中提供了一种利用PAG水溶性介质淬火处理汽车钢板弹簧的工艺，该工艺能提高汽车钢板弹簧的淬透性和疲劳寿命，但关于PAG淬火介质对螺旋弹簧强度、塑性和疲劳极限等力学性能的影响研究并未提及，其它相关的文献中也鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用水溶性淬火介质的螺旋弹簧淬火热处理工艺，克服传统油淬回火工艺中油淬引起的淬透性低，硬度、强度、塑性和疲劳性能较差的缺点，同时避免了油淬过程中出现

的油燃烧，冒油烟等安全和大气污染问题。

本发明的技术方案如下：

本发明是一种采用水溶性淬火介质的螺旋弹簧淬火热处理工艺，它是将螺旋弹簧放入电阻炉中加热至850℃～900℃，保温时间为30分钟，然后取出并放入PAG水溶性淬火介质中进行淬火处理，淬火过程中进行均匀搅拌，使其温度降至室温，再将其取出后放入温度为440℃～480℃的等温炉中等温1.5h，最后取出用油冷到室温。本发明利用PAG水溶性淬火介质冷速较快的特点，降低了残奥，细化了马氏体组织的亚结构，避免了碳化物沿晶界和马氏体板条边界的析出，使该螺旋弹簧获得了比传统油淬热处理工艺更佳的综合力学性能。

进一步的，所述PAG水溶性淬火介质浓度为10%～15%。若PAG浓度过低，冷速加快，会增加淬火应力，螺旋弹簧淬裂的几率也会加大；若PAG浓度过大，冷速降低，螺旋弹簧的淬透性、淬硬性下降，马氏体亚结构的细化程度也会降低。该浓度范围内的PAG淬火介质，既克服了螺旋弹簧淬后开裂的风险，又获得了较细小的马氏体板条，使其力学性能达到了最佳。当使用过程中PAG水溶性淬火介质浓度超出10%～15%的浓度范围时，配合折光仪的使用，添加新的PAG溶液或加水进行稀释以达到12%～13%的PAG浓度范围。PAG水溶性淬火介质在使用过程中要均匀搅拌，介质温度控制在15℃～25℃范围内。

本发明所用的螺旋弹簧钢材料为60Si2CrVAT，其成分为C：0.56%～0.64%，Si：1.4%～1.8%，Cr：0.9%～1.2%，V：0.1%～0.2%，Mn:0.4%～0.7%，P≤0.03%，S≤0.03%。

本发明的技术效果是：本发明通过采用一定浓度的PAG作为60Si2CrVAT螺旋弹簧热处理工艺中淬火介质，一方面避免了因冷速过快而导致该螺旋弹簧淬火后易出现开裂的风险，另一方面又利用了PAG水溶性淬火介质冷速较快的特点，提高了60Si2CrVAT螺旋弹簧在淬火过程中的冷却速度，从而减少残余奥氏体含量，提高了马氏体转变量，细化了马氏体亚结构，避免了碳化物沿晶界和马氏体板条边界的析出，最终使该螺旋弹簧获得了比传统油淬火回火后更佳的强度和塑性，同时也显著的提高了疲劳极限。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

将60Si2CrVAT弹簧钢放入电阻炉中加热到870℃，保温时间为30分钟，然后将其取出，分别放入5%PAG、10%PAG、13%PAG、15%PAG、20%PAG和机械淬火油中进行淬火处理，淬火介质的温度均为室温，并且淬火过程中介质要均匀搅拌，接着在440℃的等温炉中回火1.5h，最后采用油冷至室温。

热处理后的性能测试结果如下表所示：