一种弹簧钢及其球化退火方法技术

本发明专利技术属于金属热处理技术领域，具体涉及一种弹簧钢及其球化退火方法，该弹簧钢球化退火方法，包括以下步骤：快速加热阶段：将热轧态弹簧钢装入热处理炉，并快速加热至两相区温度；两相区保温阶段：所述弹簧钢在所述两相区温度进行保温；第一冷却阶段：将所述弹簧钢快速降温至第一温度；等温球化：将所述弹簧钢在所述第一温度进行等温球化；第二冷却阶段：将所述等温球化处理后的弹簧钢随所述热处理炉缓冷至第二温度，然后出炉空冷。该弹簧钢球化退火方法具有加热速度快、球化时间短的特点，球化退火后弹簧钢的球化效果好，球化率高。球化率高。球化率高。

【技术实现步骤摘要】
一种弹簧钢及其球化退火方法


[0001]本专利技术属于金属热处理
，具体涉及一种弹簧钢及其球化退火方法。

技术介绍

[0002]弹簧钢是制造各种螺旋弹簧、板簧、扭簧等零件的原料，它广泛应用于国防、工农业及日常生活中的汽车、仪表、航空、航天、电器等领域，各种机械都离不开弹簧钢的使用。
[0003]弹簧钢必须具有良好的性能和质量才能满足制造弹簧的需要，比如较高的弹性极限、抗拉强度、硬度、塑性，在交变载荷下工作时能具有较高的疲劳极限和抗弹性减退能力。
[0004]弹簧钢一般采取轧制生产，但轧制后的材料存在组织不均匀、残余应力大、硬度高、塑性差等问题，不利于后续的加工，比如冷成型。冷成型技术用于制作高弹性极限的弹簧，对弹簧钢原始组织、碳化物球化率及硬度要求严格。采取现有的普通的球化退火工艺，球化率较低，不能满足冷成型的要求。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本申请的目的在于提供一种弹簧钢及其球化退火方法。
[0006]本申请提供的弹簧钢球化退火方法，具有加热速度快、球化时间短的特点，球化退火后弹簧钢的球化效果好，球化率高。
[0007]为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0008]本申请第一方面提供一种弹簧钢球化退火方法，包括以下步骤：
[0009]快速加热阶段：将热轧态弹簧钢装入热处理炉，并快速加热至两相区温度；
[0010]两相区保温阶段：所述弹簧钢在所述两相区温度进行保温；
[0011]第一冷却阶段：将所述弹簧钢快速降温至第一温度；
[0012]等温球化：将所述弹簧钢在所述第一温度进行等温球化；
[0013]第二冷却阶段：将所述等温球化处理后的弹簧钢随所述热处理炉缓冷至第二温度，然后出炉空冷。
[0014]在升温阶段，采取快速加热的方法，将弹簧钢加热至两相区。当温度达到两相区(Ac1～Ac3温度之间)时，珠光体中的铁素体先奥氏体化，沟槽处的碳元素由于能量密度较高，更易溶解到奥氏体基体中，在两相区保温过程中，片状碳化物逐渐断裂、溶解，留下弥散分布的未溶解粒状碳化物。此时将材料快速冷却到Ar1温度以下，溶解的碳化物将以未溶解的粒状碳化物为核心进行非自发形核，形成球状碳化物组织。
[0015]在一些实施方案中，所述弹簧钢的成分以质量百分比计包括：C：0.56～0.64％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.7～1.0％，P：≤0.025％，S：≤0.02％，Cr：0.7～1.0％，Ni：≤0.35％，Cu≤0.25％，其余为基体Fe和不可避免的杂质。
[0016]在一些实施方案中，所述快速加热的加热速度为120
‑
160℃/h。采用快速加热，在提高加热效率的同时，减少表面烧损和脱碳层深度。
[0017]在一些实施方案中，所述两相区温度为740
‑
760℃，所述两相区温度的保温时间为
96min～160min。
[0018]弹簧钢接近共析钢，两相区较窄，将温度控制在740
‑
760℃，保温时间控制在96
‑
160min，后续可以获得良好的球化效果；低于该温度或者保温时间时，片状碳化物溶解量过少，部分碳化物仍以片状存在，降低球化率；高于此温度或者保温时间时，碳化物溶解量过大，形核质点减少、球化率降低。
[0019]在一些实施方案中，所述热处理炉为连续式退火炉，所述连续式退火炉由加热区、保温区、快冷区、等温区、缓冷区五部分组成，所述加热区、所述保温区、所述快冷区、所述等温区、所述缓冷区对所述弹簧钢依次进行所述快速加热阶段、所述两相区保温阶段、所述第一冷却阶段、所述等温球化阶段、所述第二冷却阶段的处理。
[0020]在一些实施方案中，所述第一冷却阶段的冷却速度为20
‑
30℃/h；
[0021]第一冷却阶段按此冷速冷却，可保留好未溶解的粒状碳化物，促进球化；冷速过快会增大过冷度，不利于球化；冷速过慢，则未溶解的粒状碳化物会进一步溶解，不利于球化。
[0022]所述第一冷却阶段在所述连续式退火炉的所述快冷区进行，冷却方式为开启风机冷却。
[0023]在一些实施方案中，所述第一温度为700
‑
720℃，所述等温球化的等温时间为216min～360min。
[0024]等温球化的第一温度控制在此范围，球化效果最好，温度过高或者过低均会降低弹簧钢的球化率。同时需合理控制等温球化的等温时间，以免球化时间太短球化效果差，球化时间过长，造成碳化物聚集长大。
[0025]在一些实施方案中，所述第二温度为525
‑
595℃。
[0026]第二温度过高，出炉空冷时，弹簧钢内外温差大，应力较大，易造成变形开裂，第二温度过低时，生产效果过低，影响辊速，导致连续化生产出现问题。
[0027]在一些实施方案中，所述缓冷为在所述缓冷区随炉冷却。
[0028]在一些实施方案中，所述热处理炉内采取氮气气氛保护，进炉布料高度120mm～180mm，辊道速度1.5～2.5m/h。
[0029]与氢气气氛相比，本申请采取氮气气氛保护，提高了生产的安全性。
[0030]本申请采取连续退火炉快速加热、等温球化退火，总加热时间约15h，并为连续式生产，大大缩短了退火时间，提高了退火效率；通入氮气保护后表面无明显烧损、材料无全脱碳层、总脱碳层深度可控制在0.3mm以内，减少了需要打磨的脱碳层深度。同时，本申请对等温球化后的冷却过程进行控制，避免产生较大的冷却应力，以提高冷加工性能。
[0031]本申请第二方面提供一种由上述弹簧钢球化退火方法制备的弹簧钢。
[0032]在一些实施方案中，由上述弹簧钢球化退火方法制备的弹簧钢球化率≥80％，硬度≤190HBW，晶粒度≥6级，表面无明显烧损、材料无全脱碳层、总脱碳层深度可控制在0.3mm以内。
[0033]与现有技术相比，本申请的有益效果是：
[0034]1)本申请采用连续式退火炉进行弹簧钢球化退火，通过将弹簧钢快速加热到Ac1～Ac3温度，得到不均匀奥氏体及大量未溶解的粒状碳化物，然后快速冷却到Ar1温度以下，碳化物以未溶解质点非自发形核，离异共析形成球化碳化物，该技术具有加热速度快、球化时间短的特点。
[0035]2)本申请通过控制两相区的保温温度、保温时间，以及球化退火的等温温度及等温时间，所得弹簧钢球化率≥80％，硬度≤190HBW，晶粒度≥6级，表面无明显烧损、材料无全脱碳层、总脱碳层深度可控制在0.3mm以内，减少了需要打磨的脱碳层深度；本申请制备的弹簧钢满足冷成型用高弹性极限弹簧钢原料要求。
附图说明
[0036]图1为本申请一实施例制备的弹簧钢的球化显微组织图；
[0037]图2为本申请对比例1制备的弹簧钢的球化显微组织图。
具体实施方式
[0038]以下实施例对本申请的内容做进一步的详细说明，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹簧钢球化退火方法，其特征在于，包括以下步骤：快速加热阶段：将热轧态弹簧钢装入热处理炉，并快速加热至两相区温度；两相区保温阶段：所述弹簧钢在所述两相区温度进行保温；第一冷却阶段：将所述弹簧钢快速降温至第一温度；等温球化：将所述弹簧钢在所述第一温度进行等温球化；第二冷却阶段：将所述等温球化处理后的弹簧钢随所述热处理炉缓冷至第二温度，然后出炉空冷。2.如权利要求1所述的弹簧钢球化退火方法，其特征在于，所述弹簧钢的成分以质量百分比计包括：C：0.56～0.64％，Si：0.17～0.37％，Mn：0.7～1.0％，P：≤0.025％，S：≤0.02％，Cr：0.7～1.0％，Ni：≤0.35％，Cu≤0.25％，其余为基体Fe和不可避免的杂质。3.如权利要求2所述的弹簧钢球化退火方法，其特征在于，所述快速加热的加热速度为120
‑
160℃/h；所述两相区温度为740
‑
760℃，所述两相区温度的保温时间为96min～160min。4.如权利要求2或3所述的弹簧钢球化退火方法，其特征在于，所述热处理炉为连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨攀，王晓军，徐政新，鲁强，史啸峰，
申请(专利权)人：大冶特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：