[发明专利]一种合金弹簧钢的热处理工艺

说明书

本发明提供了一种合金弹簧钢的热处理工艺，包括对钢坯进行预热、加热、等温球化退火、淬火、冷却、中温回火、两次喷丸处理和加工检验，通过控制等温球化退火的温度在650～700℃，退火时间在2～3h，避免出现部分碳化物未能充分球化的现象，降低弹簧钢的硬度至32～48HRC，改善后续热处理中容易产生变形或开裂的问题，降低相应的抗拉强度至1810～1930MPa，使用应力幅度比传统工艺制成的弹簧钢提高10～15％，使其具有更高的延展性和韧性；通过控制淬火的温度来降低淬火应力，减小形变，以获得较高屈强比和良好的综合力学性能，通过控制冷却方式以及采用两次喷丸处理，强化弹簧钢的表面，改善了弹簧钢的表面质量并在表面产生残留压应力，提高了弹簧钢的疲劳强度和使用寿命。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种合金弹簧钢的热处理工艺。

背景技术

弹簧钢在现代工业设备、机械零件、汽车、发动机、铁路等行业当中应用非常广泛。弹簧主要在动载荷下工作,即在冲击、振动的条件下，或在交变应力作用下工作,利用弹性变形来吸收冲击能量,起缓冲作用。由于弹簧经常承受振动和长期在相变应力作用下工作，主要是疲劳破坏，故弹簧钢必须具有高的弹性极限和高疲劳极限。此外，还应有足够的韧性和塑性，以防止在冲击力作用下突然脆断。随着我国工业能力的增强，工业设备向着载荷量大、运行速度高的方向发展，机械零件承受的载荷也就越来越大，动作频率也更频繁。这些现实的使用需求，要求弹簧钢零件应当具有优良的综合性能、力学性能、抗弹性减退性能、抗疲劳性能、淬透性、物化性能。同时，从节能角度和经济性角度出发，又要求设备的重量较轻。目前，国内外弹簧钢的研究主要致力于提高弹簧钢的强度水平和使用寿命。

根据GB/T 13304标准，我国的弹簧钢分为非合金弹簧钢和合金弹簧钢两类，其中合金弹簧钢的基本组成系列有硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等。50CrVA作为一种优质的合金弹簧钢，具有良好的力学性能和工艺性能，淬透性较高，加入钒使钢的晶粒细化，降低过热敏感性，提高了强度和韧性，具有高的疲劳强度，屈服比也较高，用作较大截面的高负荷重要弹簧及工作温度300℃的阀门弹簧、活塞弹簧、安全阀弹簧。但其在球化退火时会发生弥散强化现象，过冷奥氏体未能充分球化，从而产生上贝氏体组织，上贝氏体组织硬度高，不利于后续的加工，同时弹簧钢表面局部应力集中，会导致微裂纹的出现，引起早期破坏，降低了弹簧钢的使用寿命，影响产品性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金弹簧钢的热处理工艺，用以降低弹簧钢坯表面硬度，改善表面局部应力集中、容易出现微裂纹的问题，提高了弹簧钢的疲劳强度和使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种合金弹簧钢的热处理工艺，包括以下步骤：

(1)预热：在加热炉中预热钢坯至670～750℃并保温；

(2)加热：加热钢坯至800～840℃并保温；

(3)等温球化退火：随炉冷却至650～700℃后进行等温球化退火；

(4)淬火：等温球化退火后，升温至830～870℃进行淬火并保温；

(5)冷却：保温后油冷钢坯至100～150℃，取出钢坯并对其清洗；

(6)中温回火：将清洗后的钢坯放入回火炉中，加热钢坯至400～500℃回火并保温，出炉室温下空冷；

(7)两次喷丸处理；

(8)加工检验后最终制得合金弹簧钢。

进一步，所述步骤(1)中合金弹簧钢坯为50CrVA。

进一步，所述步骤(1)中预热钢坯保温时间为20～40min。