熱處理對60彈簧鋼合金組織和性能的影響

張玲 王曉謙（河北翼辰實業集團有限公司，河北鐵科翼辰橡膠制品有限公司，河北 石家莊 052160）

1 常用熱處理規范

60彈簧鋼對于熱處理過程有著特殊的要求，其對于預熱、加熱、保溫、冷卻、回火保溫、冷卻等工藝過程都有著一些細微的要求。60彈簧鋼對于淬火過程需要對溫度、時間等條件進行精確的控制。如果淬火保溫時間調整不當，就不能使60彈簧鋼中的鐵素體完全溶解產生轉化物。當保溫過程溫度控制在溫度以上時，會使得過程中產生的奧氏體組織轉變為具有優良特性的馬氏體組織。淬火后的回火過程能夠有效地減少組織中的殘余應力，是組織性能得到更大的提高。而“油淬回火”的過程是在加熱溫度保持在溫度以上后迅速將鋼材冷卻的過程，這一過程將會使組織中的馬氏體組織大大增加，之后的回火過程將會使這些馬氏體轉變為回火托氏體或索氏體組織。然而如果在這個過程中沒有很好地控制溫度，就有可能得不到任何托氏體組織，而產生了許多對于提高組織性能的沒有任何貢獻的索氏體組織。在實踐生產中發現，當60彈簧鋼材料的體積達到某個尺度時，油淬火工藝將不能使材料完整的得到想要的組織，甚至會在組織表面上產生裂紋，因此這一工藝已經不能滿足生產的要求，必須研究新的工藝來得到更為穩定的新型的材料。當60彈簧鋼采用950℃的高溫淬火時會發現在組織中產生了大量板狀的馬氏體組織，這樣的組織可以大大增加材料的韌性，因此，如果在生產中產生更多的細小晶粒和板狀馬氏體組織，就可以使60彈簧鋼的組織性能大大提高。

2 高溫加熱條件下60彈簧鋼脫碳層分析

此試驗中使用的60彈簧鋼的主要化學成分為0.76%Si、0.60%C、0.72%Mn以及鐵和其他微量元素。樣品經車削加工和線切割處理除去表面氧化層和脫碳層，制備成Φ8mm×12mm的試樣，試驗中共使用4個樣品為材料來研究高溫加熱以及軋后冷卻過程對全脫碳過程的影響。

2.1 試驗結果及分析

圖1為60彈簧鋼在高溫加熱條件下的脫碳層形貌。從圖1(a，b)中可見，試樣1中有著十分清晰的兩層組織，表面上為全脫碳層，具有較低的含碳量，而內部則為網狀的脫碳物。全脫碳層中的鐵素體已經裝變為具有特殊特征的等軸鐵素體，而在這些鐵素體之中鑲嵌的就是由鐵素體轉變而成的珠光體組織。這些組織對于組織的性能有著十分積極的作用。而在圖1(c，d)可見，試樣2中脫碳層也分為清晰的兩層，與圖1(a，b)一樣，其表面上也為含碳量較低的全脫碳層，而在內部卻沒有明顯的珠光體組織。從圖1(e，h)可以看出，在試樣3表面并沒有產生十分明顯的脫碳層組織，而在這其中大部分則為鐵素體組織，這些組織沿晶界分布，可見其形貌較之前的組織有著十分明顯的不同。

3 淬火-分配（Q-P）熱處理工藝

淬火-分配（Q-P）熱處理工藝可以在使鋼獲得高強度的同時保持了鋼良好的塑性，此試驗使用商品鋼60彈簧鋼為實驗材料，設計Φ10mm×20mm的圓試驗棒，利用空氣電阻爐-等溫油浴-空氣電阻爐對其進行Q-P處理。結果顯示，Q-P處理后的60彈簧鋼獲得的組織為均勻的馬氏體+殘余奧氏體。

4 結語

經過試驗發現，高溫加熱會對60彈簧鋼在熱處理中產生的組織產生很大的影響。較好的控制冷卻速度可以使60彈簧鋼熱處理產生的組織有著更為良好的形貌。另外，利用電阻爐-油浴-電阻爐系列設備對商品鋼60彈簧鋼，尺寸為Φ10mm×20mm圓柱試樣進行Q-P處理，獲得了馬氏體和8.6%(體積分數)奧氏體復相組織，先淬火時間較長時，并不利于60彈簧鋼中獲得較多殘余奧氏體。

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