65Mn弹簧热处理工艺设计

攀枝花学院

学生课程设计（论文）

题目：65Mn弹簧热处理工艺设计

学生姓名： X X 学号： ********XXXX 所在院(系)：材料工程学院

专业： 20XX级材料成型及控制工程

班级：材料成型及控制工程

指导教师： X X X 职称：讲师

2013年12月13日

攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

课程设计（论文）指导教师成绩评定表

摘要

本课设计了65Mn弹簧的热处理工艺设计。主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。65Mn弹簧钢，锰提高淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。

关键词：Mn钢低温回火压缩实验

目录

摘要 (Ⅰ)

1、设计任务 (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计的技术要求 (1)

2、热处理件零件图 (2)

3、设计方案 (3)

3.1 65Mn弹簧的热处理工艺设计分析 (3)

3.1.1工作条件 (3)

3.1.2失效形式 (3)

3.1.3性能要求 (3)

3.2钢种材料 (4)

4、设计说明 (5)

4.1加工工艺流程 (5)

4.2具体热处理工艺 (5)

4.2.1预备热处理工艺 (6)

4.2.2渗碳工艺 (7)

4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (8)

5、设计质量检验项目 (9)

6、热处理缺陷及预防或补救措施 (10)

7、分析与讨论 11

8、结束语 (12)

9、热处理工艺卡片 (13)

参考文献 (14)

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1 设计任务

1.1设计任务

65Mn弹簧的热处理工艺设计

1.2设计的技术要求

①65Mn简介

65Mn弹簧钢，锰提高淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。

②特性及适用范围

热处理及冷拔硬化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；在相同表面状态和完全淬透情况下，疲劳极限与合金弹簧相当。但淬透性差，主要用于较小尺寸的弹簧，如调压调速弹簧、测力弹簧、一般机械上的圆、方螺旋弹簧或拉成钢丝作小型机械上的弹簧。

2 热处理件零件图

3 设计方案

3.1 65Mn弹簧的热处理工艺设计分析

3.1.1工作条件

由于是制造弹簧垫圈，因此其工作环境为受力较大的地方，其目的是为了分担共建所承受螺母的应力，所以弹簧一般耐磨性和硬度要求很高

3.1.2失效形式

由于弹簧的服役条件的复杂性和苛刻性，其失效形式有多种多样，主要有断裂失效和应力松弛（变形）失效两大类。在断裂失效中又可分为脆性断裂和塑性断裂，其中突发性的脆性断裂的危害性最大。在断裂失效中又可分为脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂及疲劳腐蚀断裂。此外还有氢脆、镉脆及黑脆等。其中疲劳断裂约占其断裂失效形式的80%到90%。在生产实践中可依据起断口特征来判断其断裂方式，可根据其受力条件来找到断裂源，分析其断裂的扩展速率。应力松弛（变形）失效是弹簧垫圈在工作过程中普遍存在的现象，但一般不被重视，而它对那些执行控制性元件中则是影响产品效率、灵敏度及可靠性的关键性零件。弹簧垫圈的早期失效对钢材的浪费相当严重、造成直接和间接的经济损失巨大。所以弹簧的失效分析和预防是一项重要的技术任务

3.1.3性能要求

①力学性能方面

由于弹簧是在弹性范围内工作，不允许产生永久性变形。弹性好坏可以用应变能或弹性比功表示，根据应力应变曲线可知，弹性应变能（比功）与材料的弹性极限的平方成正比，与弹性模量成反比。要求弹性应变能或比功较大，也就是要求弹簧材料有良好的微塑性变形抗力，即弹性极限、屈服极限和屈强比要高，所以弹簧钢一般属于高强度或超高强度钢。弹簧材料的种类和热处理工艺对上述性能影响很大。相对而言，它们对钢材的弹性模量的影响较小。为延长其使用寿命，它的第二相指点匀、细、圆、显微组织均匀、不耗脆性马氏体等。

②理化性能方面

弹簧的工作情况很复杂，有些是在高温下长期工作的，因此要求其有良好的耐热性，即有高的蠕变极限、蠕变速率较小和较低的应力松弛率。相反有些是在低温地带工作则要求材料要有较高的低温冲击韧度、低温的脆性转化温度，以免发生冷脆。

在腐蚀介质中工作的弹簧垫圈，其表层金属与腐蚀介质发生化学货电化学反应，弹簧表层巨匠被腐蚀，易造成腐蚀脆性断裂。特别是在交变应力作用下，

材料的疲劳极限将显著降低，弹簧更易发生腐蚀疲劳断裂失效。所以必须具备良好的耐腐蚀能力。在高强度工作中，弹簧垫圈更易磨损消耗，所以要有更强的耐磨能力。

③工艺性能方面

对于要求淬火而其截面尺寸较大的弹簧，其钢材应有相应的淬透性、较小的过热敏感性和表面脱碳倾向小，才能保证弹簧表里组织和性能的均匀性，在冷、热成形时要求材料有足够的塑性和良好的耐磨、抗压性能。

3.2钢种材料

65Mn钢具有较高的硬度,淬透性好,脱碳倾向少,价格低廉,切削性好等优点,但它有过热敏感性,易产生淬火裂纹,并有回火脆性。在65Mn中，锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化，一部分锰也溶于Fe3C中，形成合金渗碳体，锰还能增加珠光体相对量，并使它变细，从而提高钢的强度。锰能与S化合成为MnS，以减轻S的有害作用锰钢具有过热倾向。65Mn钢属于高碳钢，加上Mn与Si的联合作用，使其碳当量达0.8%以上。这就使65Mn钢具有极大的淬硬倾向，焊接性极差。