[其他]蝶形弹簧材料及其制造工艺

说明书

本发明涉及一种弹簧材料及其制造工艺，特别是用于蝶形弹簧。

半导体器件等所使用的蝶形弹簧对材质要求有较高的弹性，在150℃左右的温度下使用能耐疲劳，要求表面脱碳少，使用寿命高。目前蝶形弹簧一般采用60Si₂Mn钢或50CrV钢制造。这种钢要求先热冲成型再加热油淬火，用中温回火，进行钢质处理，以保证弹性和强韧结合性能，工艺复杂，在加热过程中弹簧变形大，表面脱碳影响弹性和疲劳性能。

国外贝氏体钢均含有0.5%以上的MO，如国外文献“发展了一系列碳Cr-MO-B系列贝氏体钢”（Pickering和lrvine等人，lron and steel 1965 vol93 P126）采用等温淬火工艺获得下贝氏体组织，日本专利JP7384958高强度下贝氏体/马氏体复相钢Cr₃MnMO钢（≤0.2%C、2%Mn、≤1%MO、3%Cr），美国专利US142326，70SiMnMoB贝氏体钢（0.65～0.75%C、0.6～0.7%Mn、1.2～2.0%Si、0.5～0.606Mo、微量B），这些贝氏体钢采用等温淬火热处理工艺获得以下贝氏体为主的组织（马氏体量＜10%），制造工艺复杂、价格昂贵。

本发明的目的是克服上述缺点，研制出一种新型贝氏体钢、这种钢种不含有贵重元素Cr-Mo，而其性能优于Si-Mn弹簧钢，新型贝氏体弹簧钢有较好的弹性、韧性和优异的疲劳性能，并具有强韧结合性能。

本发明的技术特征在于其成份：

C：0.38～0.48%

Si：0.20～0.60%

Mn：1.5～3.0%

S：≤0.030%

P：≤0.030%

B：0.001～0.005%（酸溶B）

这种新型贝氏体钢中含普通元素Mn和微量B，B能提高钢的淬透性，并具有细化晶粒的作用;C、Mn的配合具有空冷自硬化效果保证在空冷下获得下贝氏体和马氏体混合组织;Si的作用机理则能提高其抗张强度和疲劳强度。新型贝氏体钢在300～400℃时具有明显的脆性，在200～250℃时晶界具有细小碳化物。其主要技术指标：Klc可达到150kg/mm²，CVN达1.4～1.45kgm，δb可达到150kg/mm²以上。

本发明所提出的新型贝氏体弹簧钢与Si-Mn弹簧钢的技术指标对比列入表1

表1

现结合附图详细描述本发明的制造工艺流程。

图1为本发明的热处理工艺图

图2为蝶形弹簧外型尺寸图

图中：

d-蝶口直径    H-蝶高

D-蝶底直径 h_o-蝶深

δ-蝶厚

为了使蝶形弹簧空冷后获得以下贝氏体为主体的贝氏体和马氏体组织，其热处理工艺流程见图1，其工艺流程是将蝶形弹簧在850～950℃温度下加热成型，热成型后进行空冷自硬化，达150℃以下时可进行回火工序，在240℃±10℃温度下回火1小时后进行表面加工即为成品。

成品的蝶形弹簧外型尺寸见图2所示，主要尺寸为：

d＝12.5（10.5）mm    H＝3.5（3.5）mm

D＝25（23）mm h_o＝0.7（0.7）mm

δ＝α（2.5）mm

括弧内数字为另一种型号

用该种钢制造蝶形弹簧具有工艺简单，省去了二次加热淬火工序、节省能源、保证产品质量、价格便宜等优点。