60Si2Mn钢汽车板簧热处理工艺优化研究_王桂棠
60Si2MnA钢汽车板簧热处理工艺设计
60Si2MnA汽车板簧钢热处理工艺设计江晨辉（中国矿业大学材料科学与工程学院，材料科学12-2班14125079）摘要：在传统60Si2Mn钢成分的基础上，通过添加适量元素进行优化；采用木炭包埋的方法在1035℃保温30min板簧组织无明显恶化的情况下进行860℃余热淬火；随后进行400℃×1.5h回火，再强力喷丸并采取低温时效处理。
通过以上热处理工艺，达到减少60Si2MnA钢在加热和保温过程中的脱碳倾向，提高板簧的表面硬度、屈服强度和疲劳强度等性能的作用，同时降低成本和能耗。
关键词：60Si2MnA汽车板簧钢；脱碳；余热淬火；回火；强力喷丸；低温时效0前言随着汽车工业的快速发展，对汽车钢板弹簧钢的需求量不断增加，对其性能与质量的要求也越来越高。
中型或重型汽车的钢板弹簧，承受很大的交变应力和冲击载荷的作用。
因此板簧除了具有高的弹性极限，为了防止疲劳和断裂，还应具有高的屈服强度和疲劳强度。
碳素弹簧钢因淬透性较低，只能用于截面12～15mm以下的小弹簧，而合金钢淬透性较高[1]。
60Si2MnA作为合金弹簧钢中代表性钢号，价格低廉，是我国应用最为普遍的硅锰系合金弹簧材料，广泛用于制造汽车、拖拉机和铁路车辆上的螺旋弹簧、板弹簧及其他高应力下工作的重要弹簧[2]。
弹簧钢的力学性能主要取决于热处理工艺[3]。
本文在对传统材料60Si2Mn 成分优化的基础上，再开展60Si2MnA的表面固碳、喷丸、淬火和回火等热处理工艺的有关探究和优化，探索制造高性能板簧的高效、节能新工艺。
1材料与实验方案1.1材料60Si2MnA是常用的汽车等截面钢板弹簧材料之一，屈服强度及疲劳强度高，淬透性较好，价格低廉，且与其相关的研究较为成熟。
为了进一步提高其作为板簧的性能，通过向材料内添加V、Cr、B元素对其成分进行调整，其中V、Cr 在钢中可形成稳定的碳化物，细小弥散的碳化物可有效阻碍晶界移动，对晶粒长大起到限制作用。
60Si2Mn弹簧热处理新工艺探讨
《热加工工艺》２００８年第３７卷第１８期
８１
万方数据
60Si2Mn弹簧热处理新工艺探讨
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
缪华， MIAO Hua 湖南工程学院机械工程系,湖南,湘潭,411101
热加工工艺 HOT WORKING TECHNOLOGY 2008,37(18)
参考文献(9条) 1.李春信;刘成华 高温奥氏体化对60Si2MnA钢马氏体形态和性能的影响 1985(04) 2.雷廷权;傅家琪 金属热处理工艺方法500种 1987 3.HaradaY;MoriK Effectofprocessing temperatureonwarm shot peering of spring steel 2005(06) 4.崔忠圻;刘北兴 金属学与热处理原理 2002 5.徐祖耀 马氏体相变与马氏体 1981 6.马伯龙 60Si2Mn弹簧钢的强韧化 1984(07) 7.《金属机械性能》编写组 金属机械性能 1982 8.陈国民 残留碳化物与钢的强韧性 1979(05) 9.吉林工业大学金相热处理专业 从马氏体形态学的观点探讨发挥钢件潜力的途径 1987(04)
控制，对现在发展较好的微机技术来说，这是比较 于降低。
（下转第８１页）
《热加工工艺》２００８年第３７卷第１８期
７３
万方数据
下半月出版
Ｍａｔｅｒｉａｌ＆Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ＇，＇“材料热处理技术
度增大则在珠光体转变温度区域停留时间减短。 也出现了部分残余奥氏体没能完全转变为珠光 体．而是保留到马氏体转变温度区域部分发生了 马氏体转变．冷却速度增大到１０℃／ｓ，由于冷却 速度太快，冷却过程中快速通过了珠光体转变区 域，在接下来的马氏体转变区域发生了马氏体相 变，组织为大量马氏体和托氏体网。这种淬火马氏 体的存在将会严重影响轴承钢的性能，在实际生 产中应该严格避免这种组织的出现。
60si2mn弹簧钢热处理工艺
弹簧钢热处理工艺
一、预备热处理
预备热处理是弹簧钢热处理工艺的重要环节，主要包括退火和正火处理。
退火处理的目的是消除钢锭中的内应力，提高钢的塑性和韧性，为后续的成型处理提供良好的材料基础。
正火处理则可以提高钢的硬度和强度，细化钢的组织结构，进一步优化弹簧的性能。
二、弹簧成型处理
弹簧成型处理是将预处理后的钢坯通过各种成型工艺加工成弹簧的形状。
在此过程中，需要控制弹簧的尺寸、形状和精度，确保弹簧的稳定性和可靠性。
常用的成型工艺包括卷制、弯曲、扭转等，成型后需要进行去应力退火处理，以消除成型过程中产生的内应力。
三、表面处理
表面处理是对成型的弹簧进行表面处理，以提高弹簧的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能。
常用的表面处理方法包括喷丸强化、渗碳淬火、渗氮等。
喷丸强化是通过高速弹丸打击弹簧表面，使表面产生硬化的表面层，提高弹簧的抗疲劳性能。
渗碳淬火是将弹簧表面渗入碳元素，并进行淬火处理，以提高表面的硬度和耐磨性。
渗氮是将氮元素渗入弹簧表面，形成一层硬化的表面层，提高弹簧的耐腐蚀性和耐磨性。
四、稳定化处理
稳定化处理是指在弹簧的热处理过程中，采取一定的措施消除弹簧在使用过程中由于应力松弛而引起的形状变化。
常用的稳定化处理方法包括加热处理和老化处理。
加热处理是通过将弹簧加热到一定的温度并保持一定时间，使弹簧内部的结构更加稳定，减少应力松弛的可能性。
老化处理是在弹簧使用一段时间后，对其进行重新加热并进行短时间的保温，使弹簧内部的应力得到进一步松弛和稳定。
60Si2Mn弹簧钢热处理工艺及组织性能研究
60Si2Mn弹簧钢热处理工艺及组织性能研究任务书1．课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，运用所学过的金属学及热处理等专业知识，了解60Si2Mn钢的概况；熟悉60Si2Mn钢的热处理工艺方法；认识60Si2Mn热处理前后金相组织；找出热处理对60Si2Mn钢组织和力学性能的影响规律，为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。
2．主要任务（1）制定60Si2Mn钢热处理工艺，进行热处理实验。
（2）制备金相试样，观察分析60Si2Mn钢热处理前后的显微组织。
（3）测定60Si2Mn钢热处理前后力学性能，包括拉伸性能、硬度、冲击韧性等。
（4）分析热处理工艺、组织结构与力学性能之间的关系。
(5）撰写毕业论文。
结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。
3．主要参考资料[1] 杨凌平. 60Si2Mn的应用及热处理[J]. 模具工程，2005，（6）：1-5.[2] 程尔泽. 60Si2Mn弹簧钢热处理工艺与性能的关系[J]. 理化检验-物理分册，1997 ，33（3）：24-30.[3] 金宝安，杨霄，朱国辉，等. 60Si2Mn弹簧钢碳化物快速球化工艺研究[J]. 安徽工业大学学报，2011，28（1）：16-18.[ 4] 崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理[M]. 北京，机械工业出版社，2007：230-308. 4．进度安排审核人：年月日60Si2Mn弹簧钢热处理工艺及组织性能研究摘要:通过对同60Si2Mn弹簧钢进行不同的热处理，测定强度、硬度、塑韧性的变化情况，对比真空条件和普通条件下热处理结果分析我们可以得到，真空条件下的热处理可以有效的改善硅锰钢容易脱碳的缺陷，真空球化热处理后，材料的硬度比普通热处理高。
不同条件下进行热处理的结果表明：对60Si2Mn弹簧钢进行球化退火+870℃淬火（油淬）+350℃中温回火的热处理，60Si2Mn的综合力学性能是最好的，在现有条件下是一种理想的热处理工艺。
热处理工艺对60Si2MnA弹簧材料组织和性能的影响
性、 度、 强 屈强 比和硬度 均 比不 经深 冷 处理 的 高。 说明深冷处 理对 试 样 的组 织 有影 响 ， 提高 其机 对 械性 能有效 果 。而 深冷 与 回火 （５ ｑ） 后次 序 ４ｏＣ 先
的不 同对 试样性 能 的影 响不大 。等温 工艺处理 的 试样 的上述机 械性能均 比高温 和常规工 艺处理 的
工 艺
８
９ 加℃ 淬 火 ， ５ ℃ 回 火 ，一 ４０
ｌ６ ３ ３ １ ０ ９ ２ ５ ３ ２． ５ ６ ３ ５ ２． ７ ． ５ ４ ．
从 表 ４ １ 以看 出 ， 经深 冷 处理 试 样 的韧 ．可 凡
中出现 了大量 黑 色针 状 的下 贝氏体 组 织 ， 占比 所 例在 ６ ％左 右。 ０
维普资讯
袁 ４ １ —
冲击
工艺 试 样 名 称 组 别 热 处 理 工 艺 参数 试 验
拉 伸 试 验 ０／ ｂ Ｈ Ｃ ０ Ｒ 备 注
３ ０ ３ ０
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油 油 ４０ ５
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６
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３ ０
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深冷 试样 的组织基本 一样 ， 看不 出区别 。 ４． 冲击试 样宏观断 口形貌 观察分 析 ２ 通过 ｘｌ－ ３型立体 双 目显微 镜 （ 大倍数 ６ １ 放
（）淬 火组织 １
８０ ７ ℃常规 淬火组织 为针状 马 氏体 （ ） Ｍ ＋残
60Si2Mn汽车板簧热处理工艺设计
60Si2Mn汽车板簧热处理工艺设计1序论1.1 热处理工艺课程设计的意义热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。
其目的是：1. 培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
2. 学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。
3. 进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
1.2 热处理课程设计的任务进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。
根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。
写出设计说明书。
①汽车热处理工艺设计。
②制定热处理工序的工艺参数③分析各热处理工序中材料的组织和性能。
④选择热处理设备。
⑤选择与设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具。
⑥填写热处理工艺卡片。
2 汽车板簧的工作要求、技术要求及选材2.1工作要求和技术要求汽车钢板弹簧式一种弹性元件，其作用式承受车厢以及载物（静载物）的作用，可传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击，限制车身和车轮的振动。
作为弹性元件它既有缓冲、减振、贮能的功能，又负担传递力和导向的作用，在工作过程中，钢板弹簧承受高因道路不平所引起的冲击载荷，并由此或单向循环弯曲应力和振动的作用，同时也要受到泥水和泥沙等侵蚀。
由此其结构简单、使用可靠、维修方便、因而被一般载重汽车广泛使用。
汽车钢板弹簧采用合金钢制造，硬度在380~460HBW，板簧达到最大的强度特性，即高的弹性极限，经过抛丸后处于表面压应力状态，然后进入初步机加工阶段。
有资料介绍重型汽车的“概率-应力曲线”表明，钢板弹簧的所受应力在882~980Pa。
汽车钢板弹簧的主要失效形式有腐蚀疲劳断裂、应力腐蚀断裂、脆性断裂、磨损和应力松弛以及永久性塑性变形等，其危害有停车待修、钢板弹簧损耗量大、降低行车舒适性等，因此应认真对待，减少出现失效的概率，在弹簧制造和热处理等各个环节确保产品质量合格。
改进热处理工艺稳定提高钢板弹簧
对策
目标
措施
负责人
完成时 间
对人员进 行分类培 训
所有在岗员 工均能熟练 操作设备并 掌握板簧基 本知识
1.对在岗劳务工进 行实际和理论培训。 赵艺
2.对生产骨干进行 段锡忠 进一步的理论培训。
2005年9 月
对淬火工艺 进行修改
淬火组织转变 完全且均匀细 致
对不同厚度的钢板 采用不同的淬火加 热温度和时间
际温度的差别
偶实测
温差不大 于15 ℃
高峰
要因确认
• 通过要因确认计划表的实施，所有原因确认于 2005年5月30日前完成，其完成结果如下：
• 1.工艺监督、考核不到位：操作者基本能按工艺 操作，违规时也有考核，不是主要原因。
• 2.操作者技术素质低：班组中有40％的人员对板 簧知识掌握不够，设备使用的熟练程度和应变能 力不够。此为主要原因。
效果检查（四）
• 通过上述的效果检查，可以确定，除 16mm厚60Si2Mn钢板疲劳寿命未达到目 标外，其余均达到了目标。 经过小组 讨论，认为16mm厚60Si2Mn钢板由于其 材料所限，疲劳寿命难以达到8万次以 上，目标难以实现。
巩固措施
文件及时下发到使用单位
加大检验力度
修改淬火工艺规程 加强工艺纪律的检查
现状调查(二)
• 2004年1月－2005年3月具体60Si2Mn钢 • 质量状况：
• 60Si2Mn钢历次不同厚度的钢板平均疲劳寿命
厚度 （mm)
9
(双槽)
10
11
(双槽)
11
121314 Nhomakorabea15
16
平均寿 命(万次)
8.6
8.95 8.26 8.94 10.2 11.1 10.6 8.65 6.02
汽车悬架系统用弹簧钢60Si2Mn工艺创新和试验研究
汽车悬架系统用弹簧钢60Si2Mn工艺创新和试验研究摘要：在弹簧钢60Si2Mn工艺作用下，汽车悬架系统的强度、硬度等均能得到提升，与此同时，钢板弹簧作为车辆悬架系统重要组成部件，会对汽车舒适性产生极大影响。
本文根据以往工作经验，对汽车悬架系统用弹簧钢60Si2Mn工艺的难点进行总结，并从化学成分控制、宏观碳偏析控制、连铸坯低倍质量控制三方面，论述了汽车悬架系统用弹簧钢60Si2Mn工艺的实施方案。
关键词：汽车悬架系统；弹簧钢；化学成分从以往研究之中能够看出，汽车悬架系统弹簧用钢主要包括三部分内容，即热轧弹簧扁钢、圆钢和盘条，其中，第一部分适合在汽车悬架系统钢板弹簧用热轧扁钢的生产工作，另外两部分是个作用在汽车悬架系统螺旋弹簧。
在实际钢板弹簧生产过程中，主要应用原材料时60Si2Mn，但从钢坯生产时能够看出，容易出现碳偏析现象，影响后续弹簧扁钢的力学特性，相关研究人员需要将该问题彻底解决。
1.汽车悬架系统用弹簧钢60Si2Mn工艺的难点1.1宏观碳偏析控制在弹簧钢60Si2Mn工艺应用时，由于自身碳含量较高，往往会出现导热性差现象，甚至还会提升铸坯自身碳偏析问题的出现几率。
如果是从机械性能方面进行考虑，碳偏析的影响十分明显，导致主体结构韧性大幅下降。
如果碳偏析十分严重，断面收缩率和强度指标同样也会降低，甚至还会引发脆断问题。
1.2钢水纯净度控制弹簧钢60Si2Mn属于是高硅钢范畴，在国内生产过程中，主要应用的方式为硅脱氧，而并非铝脱氧，这主要是由于铝的应用汇导致很多其他脱氧物产生，这些物质很难溶解，如硅酸铝、三氧化二铝等等，最终导致钢液粘度大幅提升，浇铸时会在铸坯表面上出现很多结膜表裂现象，同时也会引发铸坯中心空洞和分层现象。
在精炼前期，如果应用硅脱氧形式，钢水之中的溶解氧并不能得到全面去除，还容易导致硅氧化现象，调整时还会产生新的硅酸盐夹杂物，对弹簧的综合性能产生极大影响。
1.3连铸坯低倍质量控制在弹簧钢60Si2Mn之中，硅的含量如果超过1.60时，钢水不利于深脱氧或者是脱硫操作，很容易产生硅酸盐夹杂物。
汽车用弹簧扁钢60Si2Mn淬火开裂分析
图 6 2 号样裂纹高倍形貌 500 ×
弹簧扁钢，产 品 的 化 学 成 分 见 表 2。从 加 热 温 度 来
2 开裂原因分析与讨论
看，1 号线与 2 号线加热温度接近，产品入介质温度
接近，淬火介质温度也基本相同。1 号线上的产品在
试验中所用的材料为同一炉钢轧制出的同规格 淬火后出现裂纹，而 2 号线上的产品未见裂纹。
［5］ Wang Yanlin，Ma Chunying，Xiong Guangyao，Wan Xi-
3 结论
aomei and Xie Feiming． The Shear Cracking Analysis on Thick Section Spring Flat Steel 51CrV4［C］． ISMＲ＇2012，
2） 冷却速度过快。因为产品在高温状态下迅速 过程中，热应力作用的结果会使工件表面呈压应力状
放入常温的淬火液中，工件表层温度先冷却到 Ms 转 态，而组织应力作用的结果会使工件表面呈拉应力状
变温度以下，优先发生马氏体转变。当表层的马氏体 态，淬火冷却速度不当，必将引起裂纹。沿工件截面
转变完成或大量转变时，工件心部还没有开始转变。 的温度梯度会引起沿界面的组织转变的差异，从而增
Key words： 60Si2Mn； spring flat steels； quenching crack； morphology
0 引言
弹簧 是 汽 车 的 重 要 零 件 之 一［1］。 弹 簧 钢 在 汽车领域 用 量 相 当 大，由 于 工 作 条 件 恶 劣，对 弹 簧钢的性能要求也 十 分 严 格，不 仅 要 有 良 好 的 力 学性能、疲 劳 性 能、抗 弹 减 性 能 以 及 物 理 化 学 性 能，而且要 有 高 的 淬 透 性，保 证 整 个 弹 簧 截 面 获
60Si2Mn机车减震板簧热处理工艺设计
攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：60Si2Mn机车减震板簧热处理工艺设计学生姓名： X X X 学号： XXXXXXXXXXX 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2012年12月28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注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表摘要本课设计了60Si2Mn机车减震板簧热处理工艺设计。
提出了60Si2Mn钢机车板簧的最佳淬火温度。
试验表明，适当提高淬火温度至910℃左右，淬火后得到板条马氏体，有利于获得强度、塑性、韧性以及断裂韧性兼优的综合力学性能。
经420℃回火，保持较高的强度和韧性，满足汽车板簧小能量多冲和疲劳载荷的服役状态，具有较高的疲劳寿命等使用性能。
关键词：60Si2Mn；板簧；热处理艺；力学性能目录摘要 (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、设计方案 (2)2.1 变速箱设计的分析 (2)2.1.1工作条件 (2)2.1.2失效形式 (2)2.1.3性能要求 (2)2.2钢种材料 (3)3、设计说明 (4)3.1加工工艺流程 (4)3.2具体热处理工艺 (4)3.2.1预备热处理工艺 (5)3.2.2机械加工 (5)3.2.3奥氏体化 (5)3.2.4正火 (6)4、分析与讨论 (8)5、结束语 (9)6、热处理工艺卡片 (10)参考文献 (11)1 设计任务1.1设计任务60Si2Mn机车减震板簧热处理工艺设计1.2设计的技术要求60Si2Mn弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢，强度、弹性和淬透性较55Si2Mn 稍高。
60Si2Mn弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、也适于制作工作温度在250 ℃以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧以及汽车减震系统等。
60si2mn钢汽车板簧热处理工艺优化研究
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60Si2MnA弹簧钢失效分析及工艺改进
FORUM 论坛工艺24 /矿业装备 MINING EQUIPMENT60Si2MnA 弹簧钢失效分析及工艺改进□ 张志洋 崔慕春 王 勇 郭中华 徐州徐工矿业机械有限公司1 情况介绍某品牌的矿山机械后机罩助力杆在市场上出现失效，失效照片见图1，该助力杆材料为60Si2MnA 弹簧钢。
后机罩助力杆在挖掘机工作状态下承受低频震动冲击，冲击力较小；失效的助力杆的失效时间低于500 h ；为了制定有效的改进措施，需对失效助力杆进行分析。
本文通过断口形貌观察、硬度测试、显微组织检测，分析出60Si2MnA 弹簧钢（机罩助力杆）的失效原因为组织带状偏析及大量石墨游离；并采用控制原材料及使用中频快速加热的改进工艺，控制相关缺陷。
图2 断口形貌图1 弹簧钢失效图示2 实验准备首先在样品的断裂处切割取样，对断口进行显微结构分析，再对样品切割取样，根据标准对试样进行磨制，分别对相应试样进行维氏硬度试验、显微组织分析。
3 显微结构分析根据JY/T010-1996标准，对助力杆断口进行显微结构分析，具体见图2。
图2（a）为助力杆断口形貌，形貌中存在明显断裂源、扩展区、瞬断区与剪切唇，为典型的疲劳失效形貌，扩展区无明显贝纹线，结合失效时间小于500H 的信息，该件应为低周疲劳失效；断裂源位置如图2（b）所示，断裂源仅一处，（a）断口形貌（c）韧窝区（b）放射区（d）准解理形貌贴近表层，表层无明显损伤且光洁度高；将扩展区放大如图2（d）所示，可观察到准解理形貌；图2（c）瞬断区附近为韧窝形貌。
解理断裂常为宏观脆性断裂，韧窝断裂是高能吸收的延性断裂，而准解离断裂介于解理与韧窝断裂之间，在不同部位产生解理裂纹核，扩展为解理刻面，最后以塑性方式撕裂。
4 维氏硬度试验根据GB/T4340.1-2009标准，对试样进行抛光，对试样的横截面沿直径方向进行维氏硬度试验，测量标尺玄影HV1，测量间隔为0.5 mm，测量结果见表1。
表1 试样维氏硬度测试结果距离表面/mm 0.10.6 1.1 1.6 2.1 2.6 3.1 3.6硬度值/HV1536536519518514523527525距离表面/mm 4.1 4.6 5.1 5.6 6.1 6.67.17.6硬度值/HV1521507514504579507534534距离表面/mm 8.18.69.19.610.110.611.111.6硬度值/HV15405394965245285275355242019.3 矿业装备 / 25测量得到的维氏硬度值在496HVI~579HVI 范围，符合设计标准要求，表面与近表面位置硬度无偏低问题，结合显微分析得到的试样失效表面光洁度高的测试结果，试样表面应无明显的脱碳缺陷。
60Si2Mn弹簧钢热处理工艺及组织性能研究
60Si2Mn弹簧钢热处理工艺及组织性能研究任务书1．课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，运用所学过的金属学及热处理等专业知识，了解60Si2Mn钢的概况；熟悉60Si2Mn钢的热处理工艺方法；认识60Si2Mn热处理前后金相组织；找出热处理对60Si2Mn钢组织和力学性能的影响规律，为优化热处理工艺提高零件质量提供一定的理论依据。
2．主要任务（1）制定60Si2Mn钢热处理工艺，进行热处理实验。
（2）制备金相试样，观察分析60Si2Mn钢热处理前后的显微组织。
（3）测定60Si2Mn钢热处理前后力学性能，包括拉伸性能、硬度、冲击韧性等。
（4）分析热处理工艺、组织结构与力学性能之间的关系。
(5）撰写毕业论文。
结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号；格式符合太原工业学院学位论文格式的统一要求。
3．主要参考资料[1] 杨凌平. 60Si2Mn的应用及热处理[J]. 模具工程，2005，（6）：1-5.[2] 程尔泽. 60Si2Mn弹簧钢热处理工艺与性能的关系[J]. 理化检验-物理分册，1997 ，33（3）：24-30.[3] 金宝安，杨霄，朱国辉，等. 60Si2Mn弹簧钢碳化物快速球化工艺研究[J]. 安徽工业大学学报，2011，28（1）：16-18.[ 4] 崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理[M]. 北京，机械工业出版社，2007：230-308. 4．进度安排审核人：年月日60Si2Mn弹簧钢热处理工艺及组织性能研究摘要:通过对同60Si2Mn弹簧钢进行不同的热处理，测定强度、硬度、塑韧性的变化情况，对比真空条件和普通条件下热处理结果分析我们可以得到，真空条件下的热处理可以有效的改善硅锰钢容易脱碳的缺陷，真空球化热处理后，材料的硬度比普通热处理高。
不同条件下进行热处理的结果表明：对60Si2Mn弹簧钢进行球化退火+870℃淬火（油淬）+350℃中温回火的热处理，60Si2Mn的综合力学性能是最好的，在现有条件下是一种理想的热处理工艺。
高品质60Si2MnA弹簧钢的热处理工艺优化
高品质60Si2MnA弹簧钢的热处理工艺优化摘要：本文研究了60Si2MnA弹簧钢的热处理工艺优化，通过对材料的组织、性能、硬度等参数的分析和比较，确定了最佳的热处理工艺。
实验结果表明，在870℃温度下，快速冷却至室温，再进行回火处理，可以明显提高材料的弹性模量和延伸率，同时保持良好的硬度和韧性，适用于高端弹簧制造领域。
关键词：60Si2MnA弹簧钢；热处理；组织；性能；硬度正文：弹簧是一种重要的机械元件，广泛应用于工业、航空航天、汽车等领域。
60Si2MnA弹簧钢是一种优质的弹簧材料，具有较高的抗拉强度、屈服强度、硬度和耐磨性，广泛应用于各种弹簧制造领域。
但是，材料的性能不仅受材料成分、冶金工艺和热处理工艺等因素的影响，还受材料内部组织和相互作用的影响。
因此，优化热处理工艺，得到优秀材料性能的方法值得探索。
本研究首先对60Si2MnA弹簧钢的化学成分进行了分析，结果显示Si、Mn、Cr等元素含量均符合标准要求。
然后，按照热处理工艺流程，对材料进行了固溶处理、淬火和回火等工艺。
通过金相显微镜观察和扫描电子显微镜分析，确定了不同热处理工艺下的材料组织特征。
结果显示，在870℃温度下，材料的纯铁相和γ-Fe相均完全固溶，淬火后，材料的超级韧性斑晶又产生，颗粒细化，利于提高材料的强度和耐磨性。
然后，将样品进行回火处理，并分别在不同温度下回火，得到了回火温度对材料性能的影响。
结果表明，在370℃下，材料具有良好的延展性和较高的弹性模量，同时保持较高的硬度和韧性。
本文通过对60Si2MnA弹簧钢热处理工艺的优化，得到了最佳的工艺参数，即在870℃下淬火并在370℃下回火。
在此条件下，材料具有最好的耐磨性、韧性、强度和延展性等综合性能，适用于各种高端弹簧制造领域。
文章说明：本文章由AI语音助手自动创建。
尽管60Si2MnA弹簧钢具有优质的化学成分，但材料的性能并不只由其成分决定。
材料的制备和使用条件也是决定其性能的重要因素。
加热、轧制、缓冷工艺对60Si2Mn弹簧钢脱碳特性的影响
加热、轧制、缓冷工艺对60Si2Mn弹簧钢脱碳特性的影响目录一、内容概要 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 研究目的与内容 (4)1.4 论文结构安排 (5)二、材料与方法 (6)2.1 实验材料 (7)2.1.1 材料成分分析 (8)2.1.2 材料预处理 (9)2.2 实验设备 (10)2.3 实验方法 (11)2.3.1 加热工艺设定 (12)2.3.2 轧制工艺设定 (13)2.3.3 缓冷工艺设定 (14)2.4 数据收集与处理 (14)2.4.1 脱碳层深度测量 (15)2.4.2 微观组织观察 (16)2.4.3 力学性能测试 (17)三、结果与讨论 (18)3.1 加热温度对脱碳特性的影响 (19)3.2 轧制变形程度对脱碳特性的影响 (19)3.3 缓冷速率对脱碳特性的影响 (20)3.4 综合分析 (21)3.4.1 加热轧制缓冷综合工艺对脱碳层深度的影响 (22)3.4.2 对微观组织变化的影响 (23)3.4.3 对力学性能的影响 (25)四、案例研究 (26)4.1 案例概述 (27)4.2 案例分析 (28)4.2.1 工艺参数对比 (29)4.2.2 结果对比 (29)4.3 案例启示 (30)五、结论与建议 (31)5.1 主要发现 (32)5.2 存在的问题 (33)5.3 后续研究方向 (35)5.4 建议措施 (36)一、内容概要本文档旨在探讨加热、轧制、缓冷工艺对60Si2Mn弹簧钢脱碳特性的影响。
首先，对60Si2Mn弹簧钢的基本特性和应用背景进行了简要介绍。
接着，详细分析了加热工艺中温度、保温时间等因素对脱碳程度的影响，以及轧制工艺中轧制速度、道次压下量等参数对脱碳特性的作用。
讨论了缓冷工艺对脱碳程度的影响，包括冷却速度、冷却介质等因素。
通过对这些因素的研究，为优化60Si2Mn弹簧钢的生产工艺、提高产品质量提供理论依据。
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从板簧的受力状态来看! 其奥氏体化温度取
９１０)左右为宜 % %&,
奥氏体化温度对疲劳寿命的影响 疲劳试样经淬火成型 ’ 回火和喷丸处理后 !进行图
２ 所示的单片疲劳试验 !结果 &３ 个试样的平均值 $列于
表 ２ % 试样断裂位置都处于应力集中很大的冲包 &为使 夹箍连接时每片板簧相叠后中心处不会产生相对运动 而在每片板簧中心冲压出一个包 $ 上 % 断口分析表明 ! 所有断口都是疲劳断口 % 其中 ９１０* 淬火的试样其疲 劳扩展区最大 !８７０+ 淬火的最小 % 断口分析还表明 !
（１９９７ 年 (%
广东省科技成果三等奖 "２００４ 年 ( ；
电话 ：０２０－３８４５８２０５； Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｔ＠ｇｄｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
!热加工工艺 "
!""# 年第 $ 期
工艺技术
,#
图 ３ ６０Ｓｉ２Ｚｎ 钢经不同温度淬火后的金相组织 （４％硝酸酒精腐蚀 ） !５００
低于 ９００! 时 ! 残留奥氏体呈现块状 ! 分布在板条马氏 体之间 ! 待温度达到 ９２０" 时 ! 已明显地形成条状残留 奥氏体并沿着板条马氏体分布 "
!# ／!" ０．８９ ０．９０
表,
５００ ４６０ ４２０
回火温度对拉伸性能的影响
!" ／ＭＰａ １２９９ １５００ １６３５ !ｓ ／ＭＰａ １１６７ １３３９ １４８０ !# ／!" ０．８９１ ０．８９１ ０．９０５ #（％） ２０．８ ３０．６ １３．９
９１０ ８７０
４６０ ５２０
１５００ １３１０
/ 工艺试验及结果分析
收稿日期 "２００５－０４－２９ 作者简介 " 王 桂 堂 （１９６４ －）， 男 ， 广 东 广 州 人 ， 副 教 授 ， 主 要 从 事 金 属 材 料 热 处理和计算机在材料科学与工程中应用的教学和科研工 作， 发表论文 ２ ０ 多篇， 曾获广东省教学成果二等奖
图 ２ 板簧单片试验示意图
淬火温度 ／4 回火温度 ／5
文献 ［１］ 研究了 奥氏体化温 度对 ６０Ｓｉ２Ｍｎ 抗弯强 度 &!ｂｂ$’ 冲击韧性 &"Ｋ$ 和断裂韧性 &!ＩＣ$ 的影响 (&１$ 在 一 定 温 度 范 围 &８５０ #９００$ $ 内 !ｂｂ 出 现 上 升 趋 势 ! 约 在 ９００% 出现峰值 ! 温度再提高时 ! 又趋下降 )&２ $ 梅氏 缺口试样 "Ｋ 在 １ ０００&以下随奥氏体化温度的升高而 增加 !温度再提高时 ! 则迅速下降 )&３ $随奥氏体化温度 的升高 !断裂韧性 &!ＩＣ$ 一直出现上升趋势 ! 在 ９３０’ 开 始迅速增大 !１ ０００( 以上基本不变 % 这是由于形成了 板条马氏体使 !ＩＣ 增大 ! 残留奥氏体以薄膜形式包围 在马氏体板条周围 !阻碍裂纹扩展 )而且作为裂纹源的 碳化物质点随奥氏体化温度的升高逐渐减少和消失 ! 从而提高了 !
热处理工艺 淬火温度 ／0 回火温度 ／1 !" ／ＭＰａ
%&淬火温度对拉伸性能的影响
力学性能
回火温度对 ’"()!*+ 板簧性能的影响 表 ３ 和表 ４ 分别列出了 ９１０- 淬火时在不同温度
回火的拉伸性能和疲劳寿命的试验结果 %
#（％） ３０．６ ２２．６ ９１０
!# ／ＭＰａ １３３９ １１８１
［３］ ＩＣ ［２］
表热处理工艺
回火温度对单片疲劳寿命的影响
试验规范 行程 预变形 最大弯 曲应力 回火后硬 疲劳寿命 度 &ＨＲＣ $ & 次 $
淬火温度 回火温度
／6
／7 ５００
／ｍｍ ８０ ８０ ８０ ８０ ８０
／ｍｍ ０ ２５ ０ ０ ２５
／ＭＰａ ６８６０ ９０２０ ６８６０ ６８６０ ９０２０ ４０．５ ４１．０ ４５．５ ４９．０ ４８．５ ４２３００ ４１４００ ７０４００ ７６９００ ３３０００
&562728962:4 :; $<96 !=<967<46 >=:?<@@ :4 0+12*34 A<B2?C< >C96< 15=24D@
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回火在链传动式连续电阻回火炉内进行 ! 回火后水冷 $
图 １ 拉伸试样示意图
ｍｉｎ／ｍｍ（ 燃 油 反 射 炉 加 热 ）! 淬 火 机 床 压 弯 成 型 油 冷 ’ 回火温度为 ５４０!１０# ! 回火后水冷 $ 质量分析表明 !板
簧质量不高 !疲劳寿命较低 $ 作 者 通 过 理 论 分 析 和 工 艺 试 验 对 该 厂 ６０Ｓｉ２Ｍｎ 汽车板簧热处理工艺进行改进 ! 取得较好效果 $
预变形 最大弯曲 ／ｍｍ 应力 ／ＭＰａ
（ＨＲＣ） ４０ ４５．５ ４５．５
０ ０ ０
６８６０ ６８６０ ６８６０
４９８００ ７０４００ ５２３００
示 % 可看出 !提高 ６０Ｓｉ２Ｍｎ 钢奥氏体化温度 ! 不仅强度 有所提高 !而且塑性 & 断面收缩率 $ 也有显著改善 !而屈 强比基本不变 %
表%
/-/ 奥氏体化温度对金相组织的影响
不同温度下淬火的金相组织如图 ３ 所示 $ 随着加 热温度提高 !６０Ｓｉ２Ｍｎ 钢的淬火马氏体形态发 生明显 变化 $ 加热温度低于 ８６０$ 时 ! 淬火组织以片状马氏体 为主 ’ 加热温度高于 ８８０% 时 ! 淬火组织以板条马氏体 为主 ! 且随温度提高 ! 板条数量逐渐增多 ! 板束的尺寸 逐渐长大 ’ 同时 ! 残留奥氏体量也随温度提高而增多 $
试验用金相试样 "２０ ｍｍ"１５ ｍｍ"８ ｍｍ(% 拉伸试 样 ) 图 １( 和疲劳试样 " 为板簧总成的前第一片板簧 ， 作 图 ２ 所示的单片疲劳试验 ( 均取自于同一批 ８ ｍｍ 厚 的 热 轧 板 材 ， 其 化 学 成 分 （ 质 量 分 数 ，％ ） 为 ：
０．５８Ｃ!１．６８Ｓｉ!０．６９６Ｍｎ$ 淬火加热在 步进式燃油 加热 炉内 进行 ! 保温 系 数 ! 为 １．２５ ｍｉｎ／ｍｍ ! 加 热 后 油 冷 $
LM
!"#$%&’&()
!!" "!#$%&’ #()*&!+,’- *++, $%- .
0+12*34 钢汽车板簧热处理工艺优化研究
王桂棠 ! 林金萱
! 广东工业大学 信息工程学院 ! 广东 广州 !"#$%& " 摘 要 & 通过试验分析了热处理工艺对 ６０Ｓｉ２Ｍｎ 钢汽车板簧金相组织和力学性能的影响 ! 提出了 ６０Ｓｉ２Ｍｎ 钢 汽 车 板 簧
９１０
４６０ ４２０
%
６０度和塑性配合 % 不同形态的马氏体 ! 回火温度与韧性的关系不同［４］% 随着回火温度的提高 ! 超过一定温度后 ! 板条马氏体的断裂韧性随着回火温 度的升高而急剧下降 % 这是由于板条马氏体断裂韧性 很高 !随着回火过程的进行 ! 逐渐有针状碳化物析出和 长大 !而使钢的断裂韧性受到损害 % 只有在碳化物团聚 的时候 !钢的断裂韧性才能再次升高 % 而片状马氏体由 于本身断裂韧性较低 ! 只有提高回火温度 ! 使碳化物析 出及聚集 ! 才能使 !ＩＣ 升高 % 因此 !片状马氏体 !ＩＣ 随回 火温度升高而升高 % 由此可见 !８７０. 淬火的 ６０Ｓｉ２Ｍｎ 钢板簧 !采用 ５２０/以上回火对韧性是有利的 % 而对于