热处理工艺对弹簧钢组织和性能的影响

［T］ 簧钢 。这种钢在 W%# S 淬火， %%# S 回火就已有 沉淀强化效果。随淬火温度升高， 沉淀强化的效
# J %$ ! J $! # J RW # J %" ! J $" # J "R # J "$ ! J T! # J "N # J万方数据 "R ! J TR # J R#
# J "N O O ! J $W # J $! # J $W ! J $N # J !W # J $N ! J $R # J Q% # J R#
疲劳极 :;<#!=.6> 钢等温淬火后的抗拉强度、 限和塑、 韧性比普通淬火加回火处理有所提高， 但 屈服强度和比例极限略有下降。等温淬火后再进 行一次补充回火则可使该钢的屈服强度和比例极 限回升， 从而获得最佳综合机械性能， 不同热处理
［B］ 工艺对 :;<#!=.6> 钢机械性能的影响见表 @ 。
表! 回火温度对 "#$%!&’() 和 "#$%!&’) 弹簧钢机械性 能的影响 *+,-. ! /00.12 30 2.45.’%67 2.45.’+28’. 36 4.19+6%1+5’35.’2%.: 30 :5’%67 :2..- "#$%!&’() +6; "#$%!&’)
牌号 ! 9F GH0 7 ! @N; ! @N; ! !B; O A@; O D!; O :@B O B@; 7 ! @N; ! @?; ! !B; O AD; O N@; O B@; O @D; ! ; %! F GH0 7 ! !;; ! !:; ! O:; O DNB O :DB O B?; O ??; 7 ! !:; ! !;; ! ;!; O D@; O :;; O ?!; O !?; ! -F GH0 7 O A?; O A:; O AB; O N!; O BN; O ?N; O @N; 7 O A;; O A:; O AO; O N!; O BO; O @@; O OD; 0J F F "F # I I K ・ ), 7 ! 7 7 @; % @ OA % B B % N @; % @ !O % : : % B @! % @ 7 B % O !A % ? !D % : N % ? @N % ! @B % ; D % ; @A % O @B % ; A % D ?? % ; @: % D O; % ; ?N % ; 7 7 !D % O 7 !D % B : % O !D % D N % B @D % ! N % B @A % ! A % ! @D % ! A % A @D % ! O; % ; !@ % B !N % ? !B % B !@ % B @N % O B@ % ; ?N % ; BA % D LM= BD BN BN B: B! ?D ?B ?! BD BN BN B: BO ?N ?@ @D
;
热处理工艺对弹簧钢机械性能的影响 为了得到较高的弹性极限， 弹簧钢的热处理
大都采用淬火加中温回火， 以便得到回火屈氏体 组织。 对淬火温度的选择是既要保证充分奥氏体
［!］ 。晶粒细化能显著提 化， 又要保持较细的晶粒
高弹簧钢的冲击值。 上世纪 N# 年代开发了含 L2 O P 的高疲劳强 ［Q］ 度弹簧钢 ， 钢种的化学成分如表 !， 图 ! 和图 Q 分别为该钢的硬度随淬火温度和回火温度变化的 变化趋势。由图 Q 可见 L2 O P 弹簧钢在 R## S 下回火仍有较高的硬度。 钢的强化有 T 种方式， 即固溶强化、 沉淀强化
・ 综述 ・
热处理工艺对弹簧钢组织和性能的影响
徐德祥
（北满特殊钢股份有限公司， 齐齐哈尔 !"!#$!） 摘 要
尹钟大
（哈尔滨工业大学， 哈尔滨 !%###!）
综述了微合金化、 调质热处理、 感应热处理、 形变热处理对弹簧钢组织和性能的影响。感应热处 弹簧钢 热处理 机械性能
理加热速度快， 钢组织细化， 无脱碳， 高的强韧性、 疲劳寿命和抗弹减性， 近年来已广泛应用。 关键词
回火温 度 FC !;; !B; @;; @B; :;<#!=.6> ?;; ?B; B;; BB;
图 ! 回火温度对试验弹簧钢硬度的影响 "#$%! &’’()* +’ *(,-(.#/$ *(,-(.0*1.( +/ 20.3/(44 +’ *(4* 4-.#/$ 4*((5
:;<#!=.>
不加 6 7 89 钢的晶粒度差别不大。晶粒细化既 可提高强度， 又可提高韧、 塑性。 通过研究奥氏体化温度对 :;<#!=.6> 钢组织
67.%*($% G1) )FF)8:D 2F 5+8?2H,992E+-.，>’)-81H:)57)?+-. 1),: :?),:5)-:，+-3’8:+2- 1),: :?),:5)-: ,-3 3)F2?5,:+21),: :?),:5)-: 2- D:?’8:’?) ,-3 7?27)?:+)D 2F D7?+-. D:))9 ,?) D’55,?+I)3 +- :1+D 7,7)?J (’) :2 1+.1 1),:+-. C)928+:E，D:))9 D:?’8:’?) F+-+-.，-2-H3)8,?A’?+I,:+2-，1+.1 D:?)-.:1H:2’.1-)DD，1+.1 F,:+.’) 9+F) ,-3 )9,D:+8+:E ,::)-’,:+2- ?)D+D:,-8)，:1) +-H 3’8:+2- 1),: :?),:5)-: F2? D7?+-. D:))9 1,D A))- K+3)9E ,779+)3 +- ?)8)-: E),?DJ 8(%#*3(5 9,1#: 67?+-. 6:))9，@),: G?),:5)-:，L)81,-+8,9 M?27)?:+)D
!""#$% &" ’#(% )*#(%+#,% -*&$#.. &, /%*0$%0*# (,1 -*&2#*%3#. &" /2*3,4 /%##5
&’ ()*+,-.
（ 4)+5,- 67)8+,9 6:))9 ;2 <:3，=+>+1,)? !"!#$!）
/+- 012-.3,
（@,)?A+- B-+C)?D+:E 2F G)81-292.E，@,)?A+- !%###!）
O A;; O DO; O ::B @! % ; D % O
O A:; O ND; O ?N; @D % B O; % : NB % B :: % B
!A; C 等温 淬火， @!B O A:; O DO; O ::B @D % O D % O C 回火
图@ຫໍສະໝຸດ Baidu
奥氏体化温度对 :;<#!=.6> 弹簧钢晶粒尺寸的 影响 "#$% @ &’’()* +’ 014*(/#*#E#/$ *(,-(.0*1.( +/ $.0#/ 4#E( +’ 4-.#/$ 4*((5 :;<#!=.6>
!
感应热处理 感应加热处理高强度弹簧钢丝的特点是加热
速度快， 细化奥氏体晶粒， 可显著增加弹簧钢的韧
［N， D］ 塑性和疲劳强度， 增强钢的抗弹减性 。采用感
前苏联学者研究了 :;<#!=.6> 钢和 :;<#!=.> 钢淬 火 后 在 不 同 温 度 回 火 时 的 机 械 性 能 （表
［ ］ ， !B ） :;<#!=.6> 钢的回火稳定性比 :;<#!=.> 钢略
［"2］ 进行， 依赖于很多因素 ， 这决定了在马氏体转
图 ! 淬火温度对试验弹簧钢硬度的影响 X+.J! VFF)8: 2F >’)-81+-. :)57)?,:’?) 2- 1,?3-)DD 2F :)D: D7?+-. D:))9
和细晶强化， 为了同时获得这 T 种强化方式， 向 （#Z"#;， 钢中加入钒、 铌， UY6Y NQ"# QZ#6+， #ZW%L-） 从而开发了一种用于汽车悬挂弹簧的沉淀强化弹
表 < 热处理工艺对 "#$%!&’() 弹簧钢机械性能的影响 *+,-. < /00.12 30 9.+2 2’.+24.62 5’31.:: 36 4.19+6%1+5’35.’2%.: 30 :5’%67 :2..- "#$%!&’()
热处理 油淬， ?OB C 回火 !A; C 等 温淬火 ! ! 9F ; %B F GH0 GH0 ! -F GH0 0J F !7 O F 扭转疲 F "F # I I K ・ ), 7 ! GH0 劳 FGH0 @N % O B?D BDN :O! !A? @;D @!D
第 Q$ 卷第 " 期 Q##T 年 !! 月
特殊钢
6MV;YU< 6GVV<
P29J Q$ J [2J " [2C)5A)? Q##T ・ ! ・
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
果更显著。在 N%# S 以下， UY6Y NQ"# 钢加 P O [A 后的晶粒明显细化， 而! ### S 以上， 加 P O [A 和
特殊钢 第 !? 卷 ・!・ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
表 ; 高疲劳弹簧钢试验钢种的化学成分 <= )(75# ; >?#+3$(5 $&+2&.3%3&,. &" %#.% .2*3,4 .%##5 @3%? ?34? "(%340# 53"#<=
钢种 6UVNQ%$ U 4 ; ; 6+ LM # J #!Q # J #!# # J #!! # J ##N 6 # J ##N # J #!# # J #!# # J #!# ;? P L2
应加热， 钢的奥氏体晶粒平均直径 3 P O! $ 晶 ,， 其奥 粒度 O; 级以上。而用普通电炉加热的材料，
［D］ 氏体晶粒平均直径 3 P !! $ 晶粒度 D 级 。 ,，
高。 : ; <# ! =.6> 钢 在 ? B ; C 回 火 时 疲 劳 极 限 最 万方数据
感应加热回火， 由于加热速度快， 使析出的碳
第*期 徐德祥等： 热处理工艺对弹簧钢组织和性能的影响 ・-・ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 化物细小弥散， 减小应力集中， 从而改善塑性。减 小晶界碳化物的析出量和使细小碳化物均匀分 布， 可使韧性提高。 为开发高强度弹簧钢， 常向钢中加入微合金 化元素钒和铌。这些微合金元素的碳氮化物在热 处理过程中可以细化奥氏体晶粒 ， 同时也可产 生沉淀强化效果
［"#， ""］ ［!］
变是以切变方式由 644 晶格向 744 晶格转变， 这 样， 马氏体晶格调整所产生的应变与通常由滑移 和孪晶所产生的变形不同， 明显导致奥氏体的变
［"5］ 形 ， 为了避免在马氏体和奥氏体的界面处发生
材料分离， 奥氏体中必须以位错滑移或孪晶的方 式对此变形予以补偿。奥氏体变形越容易， 在" 8#界面处产生的补偿应力就越小。这会对马氏 体的转变方式产生很大影响， 从而影响马氏体的 最终性能。 对于形变热处理， 如果在材料的再结晶温度 以下变形 （称为 9:9;） ， 其后只发生回复； 如果在 材料的再结晶温度以上变形 （称为 9:9<） ， 则经 过变形的奥氏体将发生再结晶。究竟按哪种方式
［?］ 和性能的影响 ， 得出奥氏体化温度与晶粒度的 ［:］ 高 。
!;; !B; @;; @B; ?;; ?B; B;; BB;
关系如图 @， 由图 @ 可见 :;<#!=.6> 钢晶粒粗化温 在 度为 AB; C 。该钢奥氏体化温度低于 DB; C ， 该温度淬火的组织中存在大量未溶碳化物， 随奥 氏体化温度升高未溶碳化物数量减少， 尺寸减小。 可见 :;<#!=.6> 钢最佳淬火温度为 A;; C 。