一种微合金化弹簧及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种微合金化弹簧及其制造工艺，属于合金弹簧技术领域。该弹簧钢的化学成分按照重量百分比计包括：C：0.51

【技术实现步骤摘要】
一种微合金化弹簧及其制造工艺


[0001]本专利技术属于合金弹簧
，具体地，涉及一种微合金化弹簧及其制造工艺。

技术介绍

[0002]弹簧是装备制造业的关键基础件，量大面广、品种繁杂，用以控制机件的运动、缓和冲击或震动等，广泛应用于汽车、铁路、工程机械、电子电器等领域。
[0003]传统的弹簧使用高碳钢作为基材，碳含量一般为0.6
‑
0.9％，以获得较高的强度，但是其韧性不足，在工作过程中易产生疲劳裂纹；因此，现有技术中，在传统的碳素钢中引入一定量的合金元素，以达到不同的性能需求，如现有成熟的弹簧钢系列有硅锰弹簧钢、硅铬弹簧钢、铬锰弹簧钢、铬钒弹簧钢、钨铬钒弹簧钢等；但是，这些钢材的C含量普遍较高，且为了弥补C烧损，起始C含量均设计较高，轧制、拉拔等强化加工难度大，且易出现加工微裂纹；此外，Als在基体中形成Al2O3夹杂，其脆性大、熔点和硬度均较高，在强化加工中破碎为有尖端的小夹杂，造成微裂纹，影响基体强韧性，现有技术中虽然公开有各种降低Als的技术手段，但是其处理成本高，不适用工业化生产。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提供一种微合金化弹簧及其制造工艺。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种微合金化弹簧，其化学成分按照重量百分比计包括：
[0007]C：0.51
‑
0.58％，Si：0.47
‑
0.55％，Mn：0.80
‑<br/>0.92％，P≤0.012％，S≤0.008％，Y：0.010
‑
0.018％，Nb：0.022
‑
0.030％，Als：0.018
‑
0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；
[0008]其中：
[0009]C元素在钢中是形成固溶组织的主要元素，使钢的等温转变曲线右移，提高钢的过冷奥氏体的稳定性，易获得马氏体组织，制备高强度的弹簧钢，如现有的70号钢、T9A等钢材常用于制造弹簧，但是，C含量过高易形成网状渗碳组织，钢材的塑性急剧下降，轧制和拉拔性能差，为配合轧拉工序，设计C含量为0.51
‑
0.58％，相较于现有技术，降低C含量，保证易获得强化组织的同时提高可加工性，由于C含量设计较低，且在1200℃以上熔炼时脱碳严重，本专利技术引入0.022
‑
0.030％的Nb降低脱碳敏感性；
[0010]Als能有效细化奥氏体晶粒度，显著提高钢材的塑性性能，有利于对钢材的轧制和拉拔加工，但是会在基体中形成Al2O3夹杂，该类夹杂物为脆性夹杂，熔点和硬度高，在变形过程中破碎为有尖端的小夹杂，产生应力集中，从夹杂处形成裂纹，设计Als含量为0.018
‑
0.025％，选料和工艺控制简单，为了减轻Al2O3夹杂对基材的影响，本专利技术引入少量Y元素，其与Als复合形成夹杂，该种复合夹杂硬度相对于Al2O3夹杂更低，形状呈现类球形，对Al2O3夹杂变质修饰，提高钢材的韧性。
[0011]一种微合金化弹簧的制造工艺，具体包括如下工序：
[0012]工序S1、连铸坯棒：取高炉铁水投加废钢和铌铁共同熔炼，采用高拉碳工艺出钢，出钢时投加增碳剂调节碳含量，之后依次经过LF精炼和RH真空处理，对精炼钢水采用氮气保护连铸，空冷制成坯棒；
[0013]进一步地，高拉碳工艺出钢的终点碳含量为不低于0.19％，出钢温度为1680
±
20℃。
[0014]进一步地，增碳剂的硫含量不高于500ppm，氮含量不高于200ppm。
[0015]进一步地，LF精炼过程中采用硅铁和碳化硅脱氧，采用钙
‑
硅
‑
铝基精炼渣精炼，精炼渣的碱度2.5
‑
3.5，LF精炼时间为28
‑
35min。
[0016]进一步地，RH真空处理时投加钇铁合金调节钇含量，RH真空处理的真空度不高于2mbar，RH真空处理的时间为18
‑
24min。
[0017]工序S2、轧拉钢丝：将坯棒预热至600℃，感应加热后连轧成丝材，之后再次感应加热后热拉定径，清除氧化皮后绕卷、软化退火，制成弹簧钢丝；
[0018]进一步地，连轧的开轧温度为950
±
20℃，终轧温度不低于880℃，轧制总变形量控制不高于40％。
[0019]进一步地，热拉速度为9
‑
15m/min，热拉截面总变形量不高于18％，热拉过程中采用石墨粉作为润滑剂。
[0020]工序S3：热卷：将弹簧钢丝预热软化，采用弹簧绕卷机绕制、下料、精加工，制成弹簧坯料；
[0021]工序S4、热处理：将弹簧坯料加热至860
‑
910℃，保温20
‑
30min，之后转入淬火油中淬冷，再升温至460
‑
530℃保温110
‑
140min，空冷至室温制成微合金化弹簧。
[0022]进一步地，淬火油在600
‑
1000℃的平均冷却速度为70
‑
90℃/s，有利于充分形成马氏体组织，同时不易出现形变和裂纹。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1.本专利技术制备出一种用于制造弹簧的钢材，相较于现有的用于制备的弹簧的钢材，C含量设计较低，避免基体中形成网状渗碳组织，改善基体可轧制和拉拔性，配合轧拉工序，获得致密细化的组织，通过引入0.022
‑
0.030％的Nb降低基体熔炼的脱碳敏感性，保证C含量的稳定性，制得的弹簧的微观组织主要为回火索氏体和少量回火屈氏体，具有良好的强度和韧性结合。
[0025]2.本专利技术在RH真空处理时添加钇铁合金，向基体中引入0.010
‑
0.018％的钇元素，其与Al2O3的夹杂物复合，对Al2O3夹杂变质修饰，降低复合夹杂的硬度，且该复合夹杂的形状呈现类球形，降低基体脆性，同时，钇元素优先在晶界偏析，减轻硫、磷等脆性相在晶界偏析量，达到净化晶界，提高晶界强度的作用。
[0026]3.本专利技术基于以上成分设计，弹簧基体材料具有良好的韧性，其良好的可塑性使得在成型过程中可以采用热轧和热拉工艺，从微观角度可以获得细密的组织，从宏观角度可以获得尺寸精确、表面质量高的弹簧
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领
域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例1制备的弹簧的金相图；
[0029]图2为本专利技术实施例2制备的弹簧的金相图；
[0030]图3为本专利技术实施例3制备的弹簧的金相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微合金化弹簧，其特征在于，其化学成分按照重量百分比计包括：C：0.51
‑
0.58％，Si：0.47
‑
0.55％，Mn：0.80
‑
0.92％，P≤0.012％，S≤0.008％，Y：0.010
‑
0.018％，Nb：0.022
‑
0.030％，Als：0.018
‑
0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；其微观组织为回火索氏体和回火屈氏体。2.根据权利要求1所述的一种微合金化弹簧的制造工艺，其特征在于，包括如下工序：工序S1、连铸坯棒：取高炉铁水投加废钢和铌铁共同熔炼，采用高拉碳工艺出钢，出钢时投加增碳剂调节碳含量，之后依次经过LF精炼和RH真空处理，对精炼钢水采用氮气保护连铸，空冷制成坯棒；工序S2、轧拉钢丝：将坯棒预热至600℃，感应加热后连轧成丝材，之后再次感应加热后热拉定径，清除氧化皮后绕卷、软化退火，制成弹簧钢丝；工序S3：热卷：将弹簧钢丝预热软化，采用弹簧绕卷机绕制、下料、精加工，制成弹簧坯料；工序S4、热处理：将弹簧坯料加热至860
‑
910℃，保温20
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30min，之后转入淬火油中淬冷，再升温至460
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530℃保温110
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140min，空冷至室温制成微合金化弹簧。3.根据权利要求2所述的一种微合金化弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼芬娣，
申请(专利权)人：浙江伊思灵双第弹簧有限公司，
类型：发明
国别省市：