[发明专利]一种60Si2Mn弹簧钢两相区加热等温球化退火的方法

说明书

本发明提供了一种60Si2Mn弹簧钢两相区加热等温球化退火的方法，方法为：先将60Si2Mn弹簧钢随炉加热至760℃左右；温度达到后，保温，然后进行冷却，控制冷却速率为120℃/h；最后随炉温度冷却至680℃后保持此温度等温处理；待随炉温度冷却至600℃以下后取出冷却至室温，完成两相区快速球化退火。与现有技术相比，采用本发明工艺处理后球状碳化物组织的直径控制在0.20‑0.24um，且球化百分比可以控制在95‑98％，球化碳化物直径远小于普通快速球化退火，其球化百分比元高于普通快速球化退火。另外，布氏硬度控制在160‑175HB，断后延伸率为28‑29％，弹性模量值为286‑299GPa。

技术领域

本发明属于金属热处理领域，具体设计一种60Si2Mn弹簧钢两相区加热等温球化退火的方法，主要用于利用两相区等温球化退火热处理方式球化60Si2Mn弹簧钢种金相组织。

背景技术

60Si2Mn弹簧钢是弹簧钢系列中应用最广泛，最具有代表性的弹簧钢钢种，它的质量与发展水平也代表着弹簧钢系列的质量与发展水平。同时也是一个国家机械化水平高低的重要标志之一。弹簧在实际应用中承受各种载荷时表面应力最大，导致表面可能发生变形。弹簧尺寸精度不高可能会造成局部应力集中，导致微裂纹的出现，引起早期破坏，这都是影响弹簧钢寿命的主要因素。同时，为保证弹簧能够持续，稳定的工作，所受应力和变形均匀，要求弹簧钢材使用时必须具有较好的外形和尺寸精度。

60Si2Mn弹簧钢是应用比较广泛的弹簧钢种，考虑到弹簧钢的使用环境，大部分厂家在生产此种钢材会添加一定量的Cr、Ni等合金元素，以提高弹簧钢的强度、硬度和耐磨性。考虑到弹簧钢的后续加工，需要在弹簧零件成型前利用球化退火以改变组织，达到降低其硬度、提高塑韧性及便于后续热处理的目的。

通过球化处理工艺，60Si2Mn弹簧钢将会有一个适宜的切削加工硬度，以及良好的塑韧性便于冲压成型。快速球化退火工艺是可以球化60Si2Mn弹簧钢中的碳化物组织，但因为快速球化退火工艺简单、快速，可能出现在球化碳化物的过程中不能完全将组织中碳化物球化的情况，导致组织中有部分碳化物还是原来的形态，也就是工件硬度分布不均衡，因此在钢种加工过程中出现局部便于切削加工，局部加工吃力的现象，不利于后续加工。考虑到60Si2Mn弹簧钢在一些尖端产品上使用，对其的性能要求非常苛刻，因此制定一种确保其内部组织可以完全球化的制作工艺是完全有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种60Si2Mn弹簧钢两相区加热等温球化退火的方法，将其加热到钢种铁素体与奥氏体的两相区，在金相组织中存在着未完全溶解的细小的碳化物颗粒，在随后的转变过程中碳化物依附于原有的碳化物颗粒非均匀形核形成球状的颗粒，从而得到球状碳化物组织，并且在冷却阶段采取等温的方法来弥补连续快速球化退火工艺过程中冷却速度不能达到一定要求的缺憾，使得过冷奥氏体充分转化，析出足够量的碳化物吸附在碳化物核心上，使之充分球化，达到降低其硬度、提高塑韧性及便于后续热处理的目的。

本发明具体技术方案如下：

一种60Si2Mn弹簧钢两相区加热等温球化退火的方法，包括以下步骤：

1)将60Si2Mn弹簧钢随炉加热至其Ac1与Ac3温度之间，控制温度在760±10℃；

2)温度达到后，保温；

3)保温后，进行冷却，控制冷却速率为120±10℃/h；

4)随炉温度冷却至680±10℃后保持此温度等温处理；

5)待随炉温度冷却至600℃以下后取出冷却至室温，完成两相区快速球化退火。

步骤2)中保温时间为30±5min。

步骤4)中等温处理时间为30±5min。