彈簧鋼的熱處理工藝和硬度

彈簧鋼的熱處理工藝

彈簧鋼全名叫滾動彈簧鋼，具有高的抗壓強(qiáng)度與疲勞極限，高硬度，高耐磨性及一定韌性，淬透性好，對硫和磷控制極嚴(yán)，是一種高級優(yōu)質(zhì)鋼。使用的彈簧鋼大部分都是日本進(jìn)口的材料，也有一部分采用了國內(nèi)開發(fā)的與日本鋼材的成分一致，加工工藝相似的彈簧鋼，鋼種為SUJ2。

        SUJ2彈簧鋼的制作方法：鋼廠采用真空脫氣的冶煉方式，連續(xù)鑄造成鋼棒（或模鑄），鍛壓成型比6以上，鋼材熱軋后進(jìn)行球化退火，再進(jìn)行冷拔加工；然后，按照規(guī)定的各種技術(shù)條件供貨（如：非金屬夾雜物、脫碳層深度、尺寸公差、形狀、外觀、硬度、組織等指標(biāo)）。

        彈簧鋼棒料經(jīng)過旋削加工一次成型后，就進(jìn)入我公司前道的熱處理工序。

        在進(jìn)入熱處理工序前，讓我們先來了解一下什么是退火？什么是淬火？什么是回火？為什么要進(jìn)行各種不同的過程？   

    1、 退火：退火是生產(chǎn)中常用的預(yù)備熱處理工藝，是把鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。其目的是消除或減少鑄、鍛及焊件的內(nèi)應(yīng)力與化學(xué)成分的組織不均勻性；能改善和調(diào)整鋼的機(jī)械性能及工藝性能，為我們的旋削加工工序作好組織準(zhǔn)備（簡單的說：降低硬度，便于加工，為淬火做準(zhǔn)備）。而我們所使用的鋼材實(shí)際上在鋼廠就進(jìn)行“球化退火"處理（加熱到750－770度，保溫一定時(shí)間，在緩慢冷卻到600度以下空冷）。鋼的退火工藝種類頗多，有*退火、不*退火、等溫退火、球化退火和擴(kuò)散退火等；也有再結(jié)晶退火、去應(yīng)力和去氫退火等；這里不作介紹了。  

    2、 淬火與回火：彈簧鋼的淬火與回火是熱處理工藝中很重要的、應(yīng)用非常廣泛的工序。淬火能顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。如果再配以不同溫度的回火，即可消除（或減輕）淬火內(nèi)應(yīng)力，又能得到強(qiáng)度、硬度和韌性的配合，滿足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的兩道熱處理工藝。

    （1） 淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于臨界冷卻速度（Vc）冷卻，以得到馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。

    （2） 回火是將淬火鋼加熱至A1點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以適當(dāng)方式冷到室溫的熱處理工藝。它是緊接淬火的下道熱處理工序，同時(shí)決定了鋼在使用狀態(tài)下的組織和性能，關(guān)系著工件的使用壽命，故是關(guān)鍵工序。     

        我們了解了一些熱處理工藝方面的基本知識后，看看我們滾動球彈簧的熱處理工藝：

        真空淬火：其最大特點(diǎn)是無氧化、不變形、無開裂，對于我公司生產(chǎn)的精密彈簧，一開始就采用了真空熱處理工藝。不論是日本的真空爐和國產(chǎn)的真空爐均有冷、熱兩個(gè)真空室（熱室的真空度控制在2.0Pa以下、冷室在9.3Pa以下），彈簧鋼的加熱過程按照工藝規(guī)定的曲線（溫度和時(shí)間）進(jìn)行逐級升溫，最高升至840±10℃；然而，通過冷卻介質(zhì)進(jìn)行油冷或氣冷，油溫控制在60－80℃，最高不超過100－120℃。     

        油回火：根據(jù)彈簧套圈的特性，我們采用了低溫油回火，溫度控制在180±10℃。其主要目的降低淬火后的內(nèi)應(yīng)力和脆性，穩(wěn)定尺寸，可在保持高硬度和高耐磨性的前提下，以免使用時(shí)崩裂或過早損壞。硬度HRC：60－64。  

        同樣，對于不銹鋼的彈簧產(chǎn)品，也必須經(jīng)過這樣的熱處理工藝，當(dāng)然淬火的曲線（溫度和時(shí)間）有所不同，溫度更高（1040±10℃），時(shí)間相對也長。而且在分級淬火后半個(gè)小時(shí)內(nèi)還要進(jìn)行深冷處理（前面對此已經(jīng)作過論述），其主要作用是減少組織中的殘余奧氏體，穩(wěn)定組織，提高套圈精度的穩(wěn)定性。但是，在深冷處理時(shí)也要控制奧氏體的含量不能過少，因?yàn)橐欢繗堄鄪W氏體有利于彈簧壽命的提高。因此，今后我公司生產(chǎn)的所有精密彈簧都應(yīng)該進(jìn)行深冷處理。