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CN106191685B - 一种高韧性弹簧的制备方法 - Google Patents

一种高韧性弹簧的制备方法 Download PDF

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CN106191685B CN201610530432.2A CN201610530432A CN106191685B CN 106191685 B CN106191685 B CN 106191685B CN 201610530432 A CN201610530432 A CN 201610530432A CN 106191685 B CN106191685 B CN 106191685B
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Abstract

本发明公开了一种高韧性弹簧及其制备方法，所述高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：Ni 9％‑15.5％，Mn 0.91％‑1.19％，Cr2.3％‑3.7％，Mo 0.59％‑0.79％,Cb 0.03‑0.1％，Si 0.7‑1.25％，C 0.3‑0.55％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe，本发明优化了各元素的配比，使个元素产生协同作用，经处理后的弹簧淬透性、韧性、强度显著提高，它具有耐腐蚀性、寿命长的优点，能满足多种特殊条件下的使用。

Description

一种高韧性弹簧的制备方法
技术领域
本发明涉及弹簧加工技术领域，具体涉及一种高韧性弹簧的制备方法。
背景技术
弹簧具有可伸长压缩的特性，汽车螺旋弹簧是重要的缓冲元件，它具有不需润滑，不怕污垢，重量小且占空间位置少的优点。当路面对轮子的冲击力传到弹簧时，它可以将车辆经过不平路面时产生的弹跳吸收和释放，减少车辆弹跳的幅度，使车轮尽可能的与路面保持接触，而伸长过程中产生的能量会被避震器的工作下转化为热能散播到空气中。现有技术的弹簧无法满足高强度的生产需求，而高强度弹簧容易在腐蚀性气体环境下出现氢脆而断裂，不能满足特殊情况下的使用情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐腐蚀、高韧性、高强度、塑性高、淬透性好的弹簧，它具有寿命长，价格便宜的优点。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高韧性弹簧的制备方法，所述高韧性弹簧由以下百分比含量的元素组成：Ni9％-15.5％，Mn 0.91％-1.19％，Cr 2.3％-3.7％，Mo 0.59％-0.79％,Cb 0.03-0.1％，Si0.7-1.25％，C 0.3-0.55％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
所述高韧性弹簧的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：按比例进行钢水冶炼，并浇注成合金锭，去除氧化层，通过热锻、旋锻和拉拔的步骤，获得丝材；
(2)淬火：将丝材加热到931-948℃，卷制成弹簧，保温20分钟，然后用专用夹具将其放入淬火液中冷却至260℃；
(3)中温回火：将弹簧在460-470℃保温25-30分钟，出炉后淋水快速冷却；
(4)喷丸；
(5)低温回火：将弹簧在220-260℃下保温20-30分钟；
(6)预压：对弹簧施加压力，使其各圈相互接触；
(7)表面防腐：将弹簧镀锌、钝化。
优选地，所述高韧性弹簧由以下百分比含量的元素组成：Ni 11％-14％，Mn0.96％-1.15％，Cr 2.6％-3.5％，Mo 0.7％-0.79％,Cb 0.06-0.08％，Si 0.81-1.19％，C0.35-0.45％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
优选地，所述高韧性弹簧由以下百分比含量的元素组成：Ni 11.5％，Mn 1.15％，Cr 3.1％，Mo 0.75％，Cb 0.07％，Si 1.05％，C 0.39％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
优选地，淬火是在Ar保护气中进行的。
本发明的有益效果：本发明Cb可以提高弹簧的淬透性、屈服强度和韧性，同时提高弹簧的抗氧化性和抗腐蚀性；通过控制C的含量来保证弹簧强度和淬透性；Mo能提高弹簧的淬透性、热强性、抗腐蚀性和耐磨性，防止回火脆性；Cr使弹簧的淬透性、耐磨性提高，且在热处理时不易脱碳；添加的Ni提高弹簧的强度、抗疲劳性、耐腐蚀性、降低其对缺口的敏感性以及低温脆性转变温度；Mn强烈增加弹簧的淬透性，并和铁形成固溶体，提高弹簧的强度；Si能显著提高了弹簧的弹性极限，屈服点和抗拉强度；弹簧淬火是在惰性Ar中进行的，避免了弹簧在高温时发生氧化、脱碳等现象；通过两次回火去除弹簧的残留应力；为了提高弹簧的疲劳强度,在淬火和回火后对弹簧进行喷丸处理,以消除表面缺陷和由表面硬化产生的应力。对弹簧施加压力，使其各圈相互接触；为了避免弹簧在服役中出现塑性变形而影响弹性和尺寸精度的现象，可对弹簧塑性预压处理。本发明优化了各元素的配比，使各元素产生协同作用，经处理后的弹簧淬透性、韧性、强度显著提高，寿命提高了10倍以上，能满足多种特殊条件下的使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：Ni 9％，Mn 1.15％，Cr 2.3％，Mo 0.59％,Cb 0.03％，Si 0.81％，C 0.39％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
所述高韧性弹簧的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例进行钢水冶炼，并浇注成合金锭，去除氧化层，通过热锻、旋锻和拉拔的步骤，获得丝材，并对丝材进行卷制处理；
(2)热处理：包括淬火和中温回火，其中淬火是将钢板弹簧置于加热炉中加热至841-870℃预热10分钟，然后继续加热至940-970℃，并在该温度下保温12-18分钟，再将弹簧置于淬火液中淬火；中温回火是将弹簧在440-450℃回火时长25-30分钟，出炉后淋水快速冷却；
(3)喷丸；
(4)二次回火：将弹簧在220-260℃下回火20-30分钟；
(5)预压；
(6)表面防腐：将弹簧镀锌、钝化。
实施例2：
一种高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：Ni 11％，Mn 1.19％，Cr 3.7％，Mo 0.79％,Cb 0.08％，Si 0.7％，C 0.55％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
实施例3：
一种高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：Ni 11.5％，Mn 0.91％，Cr3.5％，Mo 0.75％,Cb 0.07％，Si 1.25％，C 0.45％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
实施例4：
一种高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：Ni 14％，Mn 1.15％，Cr 3.1％，Mo 0.79％,Cb 0.06％，Si 1.19％，C 0.35％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
实施例5：
一种高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：一种高韧性弹簧，由以下百分比含量的元素组成：Ni 15.5％，Mn 0.96％，Cr 2.6％，Mo 0.7％，Cb 0.1％，Si 1.05％，C0.3％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明优化了各元素的配比，使个元素产生协同作用，经处理后的弹簧淬透性、韧性、强度显著提高，寿命提高了15％，能满足多种特殊条件下的使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种高韧性弹簧的制备方法，其特征在于，所述高韧性弹簧由以下百分比含量的元素组成：Ni 9％-15.5％，Mn 0.91％-1.19％，Cr 2.3％-3.7％，Mo 0.59％-0.79％,Cb0.03-0.1％，Si 0.7-1.25％，C 0.3-0.55％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe；
所述高韧性弹簧的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼：按比例进行钢水冶炼，并浇注成合金锭，去除氧化层，通过热锻、旋锻和拉拔的步骤，获得丝材；
(2)淬火：将丝材加热到931-948℃，卷制成弹簧，保温20分钟，然后用专用夹具将其放入淬火液中冷却至260℃；
(3)中温回火：将弹簧在460-470℃保温25-30分钟，出炉后淋水快速冷却；
(4)喷丸；
(5)低温回火：将弹簧在220-260℃下保温20-30分钟；
(6)预压：对弹簧施加压力，使其各圈相互接触；
(7)表面防腐：将弹簧镀锌、钝化。
2.根据权利要求1所述的高韧性弹簧的制备方法，其特征在于，所述高韧性弹簧由以下百分比含量的元素组成：Ni 11％-14％，Mn 0.96％-1.15％，Cr 2.6％-3.5％，Mo 0.7％-0.79％,Cb 0.06-0.08％，Si 0.81-1.19％，C 0.35-0.45％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
3.根据权利要求2所述的高韧性弹簧的制备方法，其特征在于，所述高韧性弹簧由以下百分比含量的元素组成：Ni 11.5％，Mn 1.15％，Cr 3.1％，Mo 0.75％，Cb 0.07％，Si1.05％，C 0.39％，P≤0.03％，S≤0.02％，其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的高韧性弹簧的制备方法，其特征在于，淬火是在Ar保护气中进行的。
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