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油淬火-回火鋼絲產(chǎn)品介紹
摘要:本文簡要介紹了油淬火-回火鋼絲的特性,現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品發(fā)展方向;以及產(chǎn)品生產(chǎn)流程和工藝控制要點(diǎn),為用戶合理選用該類鋼絲牌號(hào),訂購優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供了有用信息。
關(guān)鍵詞:油淬火-回火處理,預(yù)硬化處理,多次回火,在線探傷。
特殊鋼絲中有一部分產(chǎn)品最終需要在淬火-回火狀態(tài)下使用,傳統(tǒng)的做法是金屬制品廠提供冷拉或退火狀態(tài)的鋼絲,下游企業(yè)將鋼絲制成相應(yīng)零部件或元件,再進(jìn)行淬火+回火處理,強(qiáng)韌性達(dá)到預(yù)定要求后交付使用。因?yàn)榱悴考蛟某叽?、形狀千變?nèi)f化,帶來最終熱處理爐千差萬別,勢(shì)必造成生產(chǎn)成本增加,熱處理性能波動(dòng)加大?,F(xiàn)在逐步演變成:將形狀不復(fù)雜、加工成形方便的零部件或元件用鋼絲的淬火+回火處理轉(zhuǎn)移到金屬制品廠進(jìn)行,由此形成了一個(gè)新品種——淬火-回火鋼絲。
1. 概況
油淬火-回火處理:
指將拉拔到成品尺寸的鋼絲,在連續(xù)爐中進(jìn)行淬火和回火處理,展開的鋼絲首先在連續(xù)爐中加熱到完全奧氏體化溫度,然后通過油槽淬火獲得馬氏體組織,再通過連續(xù)爐回火,獲得預(yù)期的強(qiáng)韌性。油淬火-回火鋼絲平直度好,力學(xué)性能的均勻性,制成零部件或元件后只需進(jìn)行低溫消除應(yīng)力處理即直接可使用。
油淬火-回火熱處理爐由張力放線裝置、加熱爐、油淬火槽、回火爐和收線機(jī)5個(gè)部分組成。常用于碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈性針布鋼絲、合金結(jié)構(gòu)鋼絲和馬氏體不銹鋼絲等成品熱處理,熱處理后鋼絲的顯微組織通常為回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體,具有很高的強(qiáng)度(硬度)、適宜的韌性和良好的挺直性能。
預(yù)硬化處理:
是一種特殊的油淬火-回火處理,指鋼絲拉拔到成品尺寸后進(jìn)行油淬火處理,然后根據(jù)牌號(hào)及使用情況,再進(jìn)行一次或多次高溫回火處理,使鋼絲的硬度或抗拉強(qiáng)度達(dá)到相應(yīng)級(jí)別的要求。常用于冷作模具鋼絲、熱作模具鋼絲和塑料模具鋼絲等成品熱處理。因?yàn)榇祟愪摻z碳和合金元素含量較高,油淬火-回火時(shí)必須采用一些特殊的工藝措施:
①為保證碳和合金元素充分溶解,必須提高奧氏體化加熱溫度(有的高達(dá)1150℃),延長保溫時(shí)間;
②淬火后鋼絲中殘留奧氏體含量大,為促使殘奧分解確保鋼絲達(dá)到預(yù)定硬度,必須選用多次回火的方法,回火保溫時(shí)間比一般回火要延長數(shù)倍到數(shù)百倍。
③一般淬火-回火處理時(shí),回火的目的是:促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體或珠光體,回火后鋼絲的韌性和塑性顯著提高,但抗拉強(qiáng)度和硬度必然有不同幅度的下降。預(yù)硬化處理時(shí),回火同樣有促使組織轉(zhuǎn)變的目的,但同時(shí)還具有沉淀硬化效應(yīng),鋼中的Fe、Mn和合金元素(Cr、Mo、Ti、V、W、、Al等)的碳化物、氮化物或金屬間化合物(γ'和γ''相)沉淀析出,鋼絲可以做到在韌性和塑性顯著提高的同時(shí),抗拉強(qiáng)度和硬度無明顯下降,甚至有所提高。
特殊的工藝要求決定了預(yù)硬化處理的設(shè)備與一般(彈簧鋼絲)油淬火-回火設(shè)備有很大不同:彈簧鋼絲通常選用連續(xù)爐進(jìn)行油淬火-回火處理,淬火爐最高使用溫度900℃,回火爐最高使用溫度600℃,爐長相對(duì)較短。硬化處理的淬火和一次回火通常也選用連續(xù)爐,但爐子的最高使用溫度和爐長均有大幅度的提高。目前世界先進(jìn)水平的預(yù)硬化處理爐,淬火爐最高使用溫度1150℃、有效加熱區(qū)長度22m;回火爐最高使用溫度700℃、有效加熱區(qū)長度30m。此外,收放線系統(tǒng)可對(duì)鋼絲施加一定的、可調(diào)整的預(yù)張力,以改善鋼絲的抗蠕變和抗應(yīng)力松弛性能。
一般說來,預(yù)硬化處理爐可以用于油淬火-回火處理,但油淬火-回火爐無法用于預(yù)硬化處理。更大的不同是:預(yù)硬化處理通常需進(jìn)行的2次或2次以上的回火,回火保溫時(shí)間以小時(shí)計(jì)算,無法在連續(xù)爐中完成,需在周期式退火爐中進(jìn)行,生產(chǎn)廠可配置不同規(guī)格的周期式氣體保護(hù)退火爐,為該類鋼絲的研制和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
2. 油淬火-回火彈簧鋼絲
油淬火-回火彈簧鋼絲金相組織為均勻的回火馬氏體或回火索氏體,各向同性,;在抗拉強(qiáng)度相同條件下,比冷拉鋼絲具有更高的彈性極限,有良好的彈直性能,抗應(yīng)力松弛性能和抗蠕變性能優(yōu)于冷拉鋼絲;如要保證松馳率≤6.0%,冷拉碳素鋼絲的最高工作溫度為120℃,油淬火-回火碳素鋼絲的最高工作溫度為150℃,油淬火-回火合金鋼絲50CrV的最高工作溫度為200℃,55CrSi和60Si2MnA的最高工作溫度為250℃,65Si2MnWA的最高工作溫度為350℃。使用油淬火-回火鋼絲繞制的彈簧,經(jīng)消除應(yīng)力回火后直接使用,簡化了彈簧廠的生產(chǎn)工藝流程、降低生產(chǎn)成本;與原繞制后再淬火-回火的彈簧相比,彈簧表面脫碳與力學(xué)性能均勻性有了根本性改善,疲勞壽命有了數(shù)十倍的提高。目前日本的合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn),已完全用油淬火-回火狀態(tài)取代了冷拉狀態(tài)。我國近年來中大規(guī)格油淬火-回火鋼絲大有取代冷拉鋼絲趨勢(shì)。油淬火-回火鋼絲的缺點(diǎn)是處理不當(dāng)表面氧化、脫碳較重,影響疲勞壽命;鋼絲的氫脆敏感性強(qiáng),抗應(yīng)力腐蝕性稍差。
我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T18983-2003《油淬火回火彈簧鋼絲》是參照ISO/FDIS8458-3起草的,自2003年實(shí)施之日起,代替YB/T5008(原GB2271)《閥門用油淬火-回火鉻釩合金彈簧鋼絲》、YB/T5102(原GB/T4359-85)《閥門油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T5103(原GB/T4360-85)《油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T5104(原GB/T4361-85)《油淬火-回火硅錳彈簧鋼絲》、YB/T5105原(GB/T5362-85)《閥門用油淬火-回火鉻硅合金彈簧鋼絲》。目前世界最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)2011年10月發(fā)布,2012年4月正式實(shí)施的新標(biāo)準(zhǔn):EN 10270-2:2011(E)《機(jī)械用彈簧鋼絲—第2部分:油淬火-回火彈簧鋼》。
油淬火—回火彈簧鋼絲
鋼絲的分類、代號(hào)、直徑范圍以及與鋼牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
分類 | 靜態(tài) | 中疲勞 | 高疲勞 | 常用代表性牌號(hào) | |
抗拉強(qiáng)度 | 低強(qiáng)度 | FDC | TDC | VDC | 65、70、65Mn |
中強(qiáng)度 | FDCrV(A、B) | TDCrV(A、B) | VDCrV(A、B) | 50CrVA、67CrV | |
FDSiMn | TDSiMn | 60Si2Mn、60Si2MnA | |||
高強(qiáng)度 | FDCrSi | TDCrSi | VDCrSi | 55CrSi、SAE9254V | |
直徑范圍 | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~10.0mm | ||
注1:靜態(tài)級(jí)鋼絲適用于一般用途彈簧,以FD表示, 注2:中疲勞級(jí)鋼絲適用于離合器彈簧、懸架彈簧、減震螺旋彈簧等,以TD表示。 注3:高疲勞級(jí)鋼絲使用于劇烈運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合,例如發(fā)動(dòng)機(jī)氣門彈簧、閥門彈簧,以VD表示。 |
鋼絲直徑控制范圍
注:不圓度不大于尺寸允許偏差的一半
鋼絲表面檢驗(yàn)
鋼絲表面光滑,不應(yīng)有對(duì)鋼絲使用可能產(chǎn)生有害影響的劃傷、銹蝕、折疊、結(jié)巴等缺陷,允許有最大深度不超過下
表規(guī)定深度的缺陷。VD級(jí)、TD級(jí)鋼絲不得有全脫碳,但允許有不大于d1.0%的部分半脫碳。
熱處理
卷簧后,彈簧應(yīng)在380℃~420℃之間回火處理,以減輕表面應(yīng)力,拋丸后應(yīng)在250℃進(jìn)行熱壓或消除應(yīng)力處理。
交貨狀態(tài)
油淬火-回火
交貨形式
鋼絲以線圈形式交貨
力學(xué)性能
靜態(tài)級(jí)、中疲勞級(jí)力學(xué)性能表(同盤強(qiáng)度不大于50MPa)
高疲勞級(jí)力學(xué)性能表 (同盤強(qiáng)度不大于40MPa)
油淬火—回火彈簧鋼絲
材料介紹
鋼絲牌號(hào)55CrSiA、50CrVA,該材料加工性能好,抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和彈減抗力都優(yōu)于其它鋼材,能承受更高的應(yīng)力負(fù)荷,特別適宜在工作應(yīng)力振幅高、疲勞性能要求更嚴(yán)的彈簧,如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門彈簧、閥門彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、噴油嘴彈簧和安全閥簧等 。
油淬火-回火鋼絲產(chǎn)品介紹
摘要:本文簡要介紹了油淬火-回火鋼絲的特性,現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品發(fā)展方向;以及產(chǎn)品生產(chǎn)流程和工藝控制要點(diǎn),為用戶合理選用該類鋼絲牌號(hào),訂購優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供了有用信息。
關(guān)鍵詞:油淬火-回火處理,預(yù)硬化處理,多次回火,在線探傷。
特殊鋼絲中有一部分產(chǎn)品最終需要在淬火-回火狀態(tài)下使用,傳統(tǒng)的做法是金屬制品廠提供冷拉或退火狀態(tài)的鋼絲,下游企業(yè)將鋼絲制成相應(yīng)零部件或元件,再進(jìn)行淬火+回火處理,強(qiáng)韌性達(dá)到預(yù)定要求后交付使用。因?yàn)榱悴考蛟某叽纭⑿螤钋ё內(nèi)f化,帶來最終熱處理爐千差萬別,勢(shì)必造成生產(chǎn)成本增加,熱處理性能波動(dòng)加大?,F(xiàn)在逐步演變成:將形狀不復(fù)雜、加工成形方便的零部件或元件用鋼絲的淬火+回火處理轉(zhuǎn)移到金屬制品廠進(jìn)行,由此形成了一個(gè)新品種——淬火-回火鋼絲。
1. 概況
油淬火-回火處理:
指將拉拔到成品尺寸的鋼絲,在連續(xù)爐中進(jìn)行淬火和回火處理,展開的鋼絲首先在連續(xù)爐中加熱到完全奧氏體化溫度,然后通過油槽淬火獲得馬氏體組織,再通過連續(xù)爐回火,獲得預(yù)期的強(qiáng)韌性。油淬火-回火鋼絲平直度好,力學(xué)性能的均勻性,制成零部件或元件后只需進(jìn)行低溫消除應(yīng)力處理即直接可使用。
油淬火-回火熱處理爐由張力放線裝置、加熱爐、油淬火槽、回火爐和收線機(jī)5個(gè)部分組成。常用于碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈性針布鋼絲、合金結(jié)構(gòu)鋼絲和馬氏體不銹鋼絲等成品熱處理,熱處理后鋼絲的顯微組織通常為回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體,具有很高的強(qiáng)度(硬度)、適宜的韌性和良好的挺直性能。
預(yù)硬化處理:
是一種特殊的油淬火-回火處理,指鋼絲拉拔到成品尺寸后進(jìn)行油淬火處理,然后根據(jù)牌號(hào)及使用情況,再進(jìn)行一次或多次高溫回火處理,使鋼絲的硬度或抗拉強(qiáng)度達(dá)到相應(yīng)級(jí)別的要求。常用于冷作模具鋼絲、熱作模具鋼絲和塑料模具鋼絲等成品熱處理。因?yàn)榇祟愪摻z碳和合金元素含量較高,油淬火-回火時(shí)必須采用一些特殊的工藝措施:
①為保證碳和合金元素充分溶解,必須提高奧氏體化加熱溫度(有的高達(dá)1150℃),延長保溫時(shí)間;
②淬火后鋼絲中殘留奧氏體含量大,為促使殘奧分解確保鋼絲達(dá)到預(yù)定硬度,必須選用多次回火的方法,回火保溫時(shí)間比一般回火要延長數(shù)倍到數(shù)百倍。
③一般淬火-回火處理時(shí),回火的目的是:促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體或珠光體,回火后鋼絲的韌性和塑性顯著提高,但抗拉強(qiáng)度和硬度必然有不同幅度的下降。預(yù)硬化處理時(shí),回火同樣有促使組織轉(zhuǎn)變的目的,但同時(shí)還具有沉淀硬化效應(yīng),鋼中的Fe、Mn和合金元素(Cr、Mo、Ti、V、W、、Al等)的碳化物、氮化物或金屬間化合物(γ'和γ''相)沉淀析出,鋼絲可以做到在韌性和塑性顯著提高的同時(shí),抗拉強(qiáng)度和硬度無明顯下降,甚至有所提高。
特殊的工藝要求決定了預(yù)硬化處理的設(shè)備與一般(彈簧鋼絲)油淬火-回火設(shè)備有很大不同:彈簧鋼絲通常選用連續(xù)爐進(jìn)行油淬火-回火處理,淬火爐最高使用溫度900℃,回火爐最高使用溫度600℃,爐長相對(duì)較短。硬化處理的淬火和一次回火通常也選用連續(xù)爐,但爐子的最高使用溫度和爐長均有大幅度的提高。目前世界先進(jìn)水平的預(yù)硬化處理爐,淬火爐最高使用溫度1150℃、有效加熱區(qū)長度22m;回火爐最高使用溫度700℃、有效加熱區(qū)長度30m。此外,收放線系統(tǒng)可對(duì)鋼絲施加一定的、可調(diào)整的預(yù)張力,以改善鋼絲的抗蠕變和抗應(yīng)力松弛性能。
一般說來,預(yù)硬化處理爐可以用于油淬火-回火處理,但油淬火-回火爐無法用于預(yù)硬化處理。更大的不同是:預(yù)硬化處理通常需進(jìn)行的2次或2次以上的回火,回火保溫時(shí)間以小時(shí)計(jì)算,無法在連續(xù)爐中完成,需在周期式退火爐中進(jìn)行,生產(chǎn)廠可配置不同規(guī)格的周期式氣體保護(hù)退火爐,為該類鋼絲的研制和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
2. 油淬火-回火彈簧鋼絲
油淬火-回火彈簧鋼絲金相組織為均勻的回火馬氏體或回火索氏體,各向同性,;在抗拉強(qiáng)度相同條件下,比冷拉鋼絲具有更高的彈性極限,有良好的彈直性能,抗應(yīng)力松弛性能和抗蠕變性能優(yōu)于冷拉鋼絲;如要保證松馳率≤6.0%,冷拉碳素鋼絲的最高工作溫度為120℃,油淬火-回火碳素鋼絲的最高工作溫度為150℃,油淬火-回火合金鋼絲50CrV的最高工作溫度為200℃,55CrSi和60Si2MnA的最高工作溫度為250℃,65Si2MnWA的最高工作溫度為350℃。使用油淬火-回火鋼絲繞制的彈簧,經(jīng)消除應(yīng)力回火后直接使用,簡化了彈簧廠的生產(chǎn)工藝流程、降低生產(chǎn)成本;與原繞制后再淬火-回火的彈簧相比,彈簧表面脫碳與力學(xué)性能均勻性有了根本性改善,疲勞壽命有了數(shù)十倍的提高。目前日本的合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn),已完全用油淬火-回火狀態(tài)取代了冷拉狀態(tài)。我國近年來中大規(guī)格油淬火-回火鋼絲大有取代冷拉鋼絲趨勢(shì)。油淬火-回火鋼絲的缺點(diǎn)是處理不當(dāng)表面氧化、脫碳較重,影響疲勞壽命;鋼絲的氫脆敏感性強(qiáng),抗應(yīng)力腐蝕性稍差。
我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T18983-2003《油淬火回火彈簧鋼絲》是參照ISO/FDIS8458-3起草的,自2003年實(shí)施之日起,代替YB/T5008(原GB2271)《閥門用油淬火-回火鉻釩合金彈簧鋼絲》、YB/T5102(原GB/T4359-85)《閥門油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T5103(原GB/T4360-85)《油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T5104(原GB/T4361-85)《油淬火-回火硅錳彈簧鋼絲》、YB/T5105原(GB/T5362-85)《閥門用油淬火-回火鉻硅合金彈簧鋼絲》。目前世界最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)2011年10月發(fā)布,2012年4月正式實(shí)施的新標(biāo)準(zhǔn):EN 10270-2:2011(E)《機(jī)械用彈簧鋼絲—第2部分:油淬火-回火彈簧鋼》。
油淬火—回火彈簧鋼絲
鋼絲的分類、代號(hào)、直徑范圍以及與鋼牌號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
分類 | 靜態(tài) | 中疲勞 | 高疲勞 | 常用代表性牌號(hào) | |
抗拉強(qiáng)度 | 低強(qiáng)度 | FDC | TDC | VDC | 65、70、65Mn |
中強(qiáng)度 | FDCrV(A、B) | TDCrV(A、B) | VDCrV(A、B) | 50CrVA、67CrV | |
FDSiMn | TDSiMn | 60Si2Mn、60Si2MnA | |||
高強(qiáng)度 | FDCrSi | TDCrSi | VDCrSi | 55CrSi、SAE9254V | |
直徑范圍 | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~10.0mm | ||
注1:靜態(tài)級(jí)鋼絲適用于一般用途彈簧,以FD表示, 注2:中疲勞級(jí)鋼絲適用于離合器彈簧、懸架彈簧、減震螺旋彈簧等,以TD表示。 注3:高疲勞級(jí)鋼絲使用于劇烈運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合,例如發(fā)動(dòng)機(jī)氣門彈簧、閥門彈簧,以VD表示。 |
鋼絲直徑控制范圍
注:不圓度不大于尺寸允許偏差的一半
鋼絲表面檢驗(yàn)
鋼絲表面光滑,不應(yīng)有對(duì)鋼絲使用可能產(chǎn)生有害影響的劃傷、銹蝕、折疊、結(jié)巴等缺陷,允許有最大深度不超過下
表規(guī)定深度的缺陷。VD級(jí)、TD級(jí)鋼絲不得有全脫碳,但允許有不大于d1.0%的部分半脫碳。
熱處理
卷簧后,彈簧應(yīng)在380℃~420℃之間回火處理,以減輕表面應(yīng)力,拋丸后應(yīng)在250℃進(jìn)行熱壓或消除應(yīng)力處理。
交貨狀態(tài)
油淬火-回火
交貨形式
鋼絲以線圈形式交貨
力學(xué)性能
靜態(tài)級(jí)、中疲勞級(jí)力學(xué)性能表(同盤強(qiáng)度不大于50MPa)
高疲勞級(jí)力學(xué)性能表 (同盤強(qiáng)度不大于40MPa)
油淬火—回火彈簧鋼絲
材料介紹
鋼絲牌號(hào)55CrSiA、50CrVA,該材料加工性能好,抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和彈減抗力都優(yōu)于其它鋼材,能承受更高的應(yīng)力負(fù)荷,特別適宜在工作應(yīng)力振幅高、疲勞性能要求更嚴(yán)的彈簧,如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門彈簧、閥門彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、噴油嘴彈簧和安全閥簧等 。