弹簧热处理及强压立定工艺

热处理及强压、立定工艺

一、去应力退火

采用冷卷工艺卷制的弹簧，普遍选用铅浴等温淬火冷拔钢丝（碳素弹簧钢丝、琴钢丝）和油火回火弹簧钢丝。这些弹簧，不需淬火处理，须进行去应力退火。通常简称回火、也称消除应力回火或去应力回火。

目的：①消除金属丝冷拔加工和弹簧冷卷成形的内应力；②稳定弹簧尺寸，未经去应力退火的弹簧在后面的工序加工中和使用过程中会产生外径增大和尺寸不稳定现象；③提高金属丝的抗拉强度和弹性极限；④利用去应力退火来控制弹簧尺寸。

注：在材料直径相同的条件下，有些材料的强度高，韧性稍差，则温度可取高一些。

拉簧与扭簧的第二次回火应比第一次低约20℃，保温时间也可缩短些。

二、圆柱螺旋拉伸弹簧初拉力的卷制与去应力退火

对于拉伸弹簧，可以通过对自然扭力的调整来形成拉伸弹簧承受载荷时开卷的阻力，即所谓的初拉力，减轻工作应力。

为了获得具有较大初应力的拉伸弹簧，在卷制时，可采用多次调整扭力的特殊卷制方法。叠绕法就是其中的一种，其绕制方法大致为：先将钢丝绕制成与所要求的螺旋方向相反的密圈弹簧，并留出一定的钢丝弯头，然后再绕制成所需要的螺旋方向和外径。在卷制时注意控制压紧装置的角度使其形成一定的张力，这样就制成了具有较大初应力的拉伸弹簧。

螺旋拉伸弹簧去应力退火温度和保温时间对弹簧的初拉力有很大的影响，温度低、时间短，则保留的初拉力大；反之则保留的初拉力小。图3-10是退温度与初拉力之间关系的实验值。一般可在200-300℃的范围内选取，保温20-30分。如需保留较大的初拉力，温度可低至180℃。应指出的是初拉力应以卷簧力主，去应力退火温度只起到辅助作用。

注：经抛丸处理后的弹簧的去应力退火温度一般在180-220℃，保温时间为20-30分。不得高于250℃回火。

如用回火的方法来调整尺寸时，其温度应比一般介绍温度高20℃左右。

三、弹簧热处理：弹簧成型后，必须进行均匀的热处理，即淬火、回火处理，淬火次数不得超过二次，回火次数不限。注：机车弹簧只能加热一次，即弹簧、淬火只能一次加热不可两次加热。以防脱碳超差，影响疲劳寿命。

淬火：淬火就是把钢加热到临界温度AC3或AC1以上保温一定时间，使其奥氏体化，再以大于临界冷却速度急剧冷却，从而获得马氏体组织的热处理方法。

回火：将淬火后的弹簧重新加热到低于AC1的某一选定温度，并保温一定时间，然后以适宜的冷却速度冷却的工艺方法，叫回火。回火的目的是：获得所需要的力学性能，稳定弹簧的组织和尺寸以及消除内应力。

注：硅铭弹簧钢和铭锰弹簧钢等回火脆性较大的钢种，回火后应立即在油中冷却或水中冷却。弹簧淬火后应尽快进行回火，以避免由于内应力过大而产生裂纹，淬火与回火之间的时间间隔一般不超过2-4小时。淬火用冷却的弹簧应在2小时内回火：用油淬火的弹簧最迟应在12小时内回火。

四、立定处理、强压（强拉）处理：

1、立定处理：对压缩弹簧，是把弹簧压缩到工作极限高度（Ps点）或并紧高度数次，一般是3-5次；对拉伸弹簧，是把弹簧长度拉至工作极限长度数次。

2、强压（强拉）处理：对压缩弹簧是把弹簧压至材料层的应力超过屈服点，使表面产生负剩余应力，心部产生正剩余应力。

其工艺方法有两种：一种是静强压，把弹簧压至所要求高度停放6-48h，然后放开。这种方法占用工艺装置及设备较多，占用场地也比较大，但性能稳定，宜用于一些小弹簧。另一种是用较慢速度（约1分钟）把弹簧压至定高度然后缓慢放开（约1分钟），使弹簧产生塑性变形。随后在该高度下进行立定处理。这种方法与静强压有同样效果，适用于各类大弹簧。

如果强化处理适当，在同样的工作条件下，弹簧的疲劳寿命可以提高5%-35%。反之，如果处理不当，如预压加载过大，反会使疲劳寿命下降。