一種耐磨損合金彈簧鋼及其熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐磨損合金彈簧鋼及其熱處理工藝，所述的熱處理工藝，其中回火溫度為600±10℃，保溫時(shí)間6～8h，空冷；淬火溫度800℃～830℃，保溫時(shí)間50min～100min，水冷。所述彈簧鋼的組分和配比為：C：0.3600～0.5500％、Cu：0.2600～0.4500％、Mn：0.1500～2.200％、Si：0.8000～5.4200％、Cr：0.7000～3.8000％、P：0.0030～0.0800％、S：0.0030～0.0500％、Ni：0.3000～0.5000％、Al：0.0008～0.0500％、V：0.0020～0.0100％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了所述耐磨損合金彈簧鋼所具有的優(yōu)異的耐磨損性能，減少材料的消耗，提升生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種耐磨損合金彈簧鋼及其熱處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種合金鋼，具體涉及一種耐磨損合金彈簧鋼及其熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]彈簧是一種利用彈性來工作的機(jī)械零件。用彈性材料制成的零件在外力作用下發(fā)生形變，除去外力后又恢復(fù)原狀。亦作“彈簧”。彈簧有是機(jī)械化、自動(dòng)化的重要元件，廣泛地應(yīng)用于宇航、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸和儀器儀表等行業(yè)，一般用彈簧鋼制成。
[0003]根據(jù)GB/T13304標(biāo)準(zhǔn)，彈簧鋼按照其化學(xué)成分分為非合金彈簧鋼(碳素彈簧鋼)和合金彈簧鋼。其中，合金彈簧鋼由于合金元素的加入顯著地提高了彈簧鋼的抗松弛性能、韌性、淬透性等而具有廣泛的應(yīng)用前景，是現(xiàn)在和未來彈簧鋼的發(fā)展方向。但因其不含或含有極少量的Cr、Mo、V等碳化物形成合金元素，硬度較低，不能有效的滿足高級(jí)別耐磨損合金彈簧鋼的硬度要求。
[0004]因此設(shè)計(jì)一種適合的合金化組合彈簧鋼，輔以合適的乳鋼、熱處理工藝，在鋼基體內(nèi)形成大量的硬相一碳化合物，以此提升耐磨合金彈簧鋼的硬度，從而增加彈簧鋼抗磨損能力，成為開發(fā)高級(jí)別耐磨損合金彈簧鋼急需解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種耐磨損合金彈簧鋼，以此提升耐磨損合金彈簧鋼的硬度，從而增加彈簧鋼抗磨損能力，為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明提供了一種所述彈簧鋼的組分和配比為:C:0.3600?0.5500%、Cu:0.2600?0.4500%、Μη:0.1500?2.2000 %、S1:0.8000 ?5.4200%、Cr:0.7000?3.8000 %、P:0.0030?0.0800%、S:0.0030?0.0500%、N1:0.3000?0.5000%、A1:0.0008?0.0500%、V:0.0020?0.0100%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]優(yōu)選的，所述的耐磨損合金彈簧鋼還包括:B:0.0200?1.1000%、Be:0.0100?0.2000%中的I種及以上。
[0008]優(yōu)選的，所述的耐磨損合金彈簧鋼還包括:Mo:0.0001?0.0120%、Sr:0.0001?0.0120%中的I種及以上。
[0009]優(yōu)選的，所述的耐磨損合金彈簧鋼還包括:Sn: 0.0080?0.2800 %、K: 0.0100?0.2000%中的I種及以上。
[0010]優(yōu)選的，所述的制造方法包括熱乳及熱處理工藝;所述熱處理工藝，其中回火溫度為600 ± 10 °C，保溫時(shí)間6?8h，空冷;淬火溫度800 °C-830 °C，保溫時(shí)間50min_100min，水冷。所述的彈簧鋼的組分和配比為:C: 0.3800 %、Cu: 0.3200 %、Mn: 0.1600 %、S1: 3.8000 %Xr:2.7000%、P: 0.0330%、S: 0.0330%、N1:0.3000%、A1:0.0300%、ν:0.0060、Β:0.0200?1.1000%余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0011]本發(fā)明的耐磨損合金彈簧鋼的有效化學(xué)成分設(shè)計(jì)的依據(jù)及限定含量范圍的理由如下:
[0012]C是影響耐磨損合金彈簧鋼硬度、韌性最重要的元素。碳含量高，則相應(yīng)的碳化物數(shù)量多，材料的硬度高，耐磨損性能優(yōu)越，但韌性降低，加工困難，且在使用中易破碎;反之亦然。為了保證該合金彈簧鋼在熱處理過程中能得到韌性良好的球化組織，且在加工過程中不出現(xiàn)裂紋等缺陷，因此C含量嚴(yán)格控制在共析鋼范圍以內(nèi)，以0.3600?0.5500%為宜。
[0013]V是碳化物和氮化物的形成元素。V的作用是通過形成V(C，N)影響合金彈簧鋼的組織和性能，主要在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，在乳制過程中能抑制奧氏體的再結(jié)晶并阻止晶粒長(zhǎng)大，從而起到細(xì)化鐵素體晶粒、提高合金彈簧鋼的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明V含量的范圍確定為0.0020?0.0100%。
[0014]Mn在鋼鐵材料中是一種有益的元素。在此鋼中，錳大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強(qiáng)化，形成合金滲碳體，提高合金彈簧鋼的強(qiáng)度；同時(shí)，Mn能與合金彈簧鋼中夾雜物S化合成為MnS，以減輕S的有害作用。本發(fā)明Mn含量的范圍確定為0.1500?2.200%。
[0015]Cr是中等碳化物形成元素，能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。鋼中的Cr，一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高穩(wěn)定性;一部分溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，提高鐵素體的強(qiáng)度和硬度。過高的Cr含量降低了合金彈簧鋼的塑性和韌性。因此本發(fā)明Cr含量的范圍確定為 Cr:0.7000 ?3.8000%。
[0016]Ni是非碳化物形成元素。Ni以固溶形式存在于彈簧鋼中。與Cr配合使用時(shí)，可顯著提高彈簧鋼的淬透性。Ni降低共析點(diǎn)的含C量，增加珠光體的體積分?jǐn)?shù)，有利于提高強(qiáng)度。Ni降低Ar3轉(zhuǎn)變溫度，使鐵素體晶粒變細(xì)，同時(shí)，可使珠光體片間距減小，有利于韌性的提高。本發(fā)明Ni含量的范圍確定為0.3000?0.5000%。
[0017]本發(fā)明制造方法的主要工藝條件的選擇依據(jù)是:選擇高的淬火溫度(Ac3溫度為810°C)，主要有利于碳化物充分固溶析出，提高彈簧鋼體硬度及組織的均勻性，從而提升了彈簧鋼的耐磨性。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:該彈簧鋼硬度顯著的高于常規(guī)優(yōu)質(zhì)合金彈簧鋼，極大的提升了彈簧鋼的耐磨性能，該彈簧鋼工藝性能優(yōu)良，能滿足制管彎曲要求，滿足了產(chǎn)品的使用要求。適合在載荷環(huán)境下正常的工作，對(duì)制造彈簧材質(zhì)具有較高的屈服強(qiáng)度，克服常規(guī)優(yōu)質(zhì)合金彈簧鋼硬度低，耐磨性弱的缺點(diǎn)，減少材料的消耗，提升生產(chǎn)效率;并且具有較長(zhǎng)的壽命，其性價(jià)比高，適合工業(yè)制造領(lǐng)域的大面積推廣使用。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]一種耐磨損合金彈簧鋼，熱處理工藝過程其中回火溫度為610°C，保溫時(shí)間6?8h，空冷；淬火溫度800°C，保溫時(shí)間50min-100min，水冷。合金彈簧鋼的組分和配比為:C:0.3800% ^ Cu: 0.3200% ^Mn:0.1600% ^S1:3.8000% ^Cr:2.7000%:0.0330% ^S:0.0330%、N1:0.3000%、Al:0.0300%、V:0.0060、B:0.0200?1.1000%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]一種耐磨損合金彈簧鋼，熱處理工藝過程其中回火溫度為605°C，保溫時(shí)間6?8h，空冷；淬火溫度820°C，保溫時(shí)間50min-100min，水冷。合金彈簧鋼的組分和配比為:C:0.3700% ^ Cu: 0.2900% ^Mn:0.1600% ^Si:2.8000% ^Cr:2.7000%:0.0050% ^S:0.0430% ^Ni:0.4000% ^Al:0.0220% ^V:0.0060% ^B:0.0800% ^Be:0.0600%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0024]實(shí)施例3:
[0025]一種耐磨損合金彈簧鋼，熱處理工藝過程其中回火溫度為600°C，保溫時(shí)間6?8h，空冷；淬火溫度830°C，保溫時(shí)間50min-100min，水冷。合金彈簧鋼的組分和配比為:C:0.3900% ^ Cu: 0.3600% ^Mn:0.1900% ^S1:3.4200% ^Cr:2.7000%:0.0430% ^S:
0.0230% ^Ni:0.3000% ^Al:0.0088% ^V:0.0050%，Mo:0.0050%、Sr:0.0031 %，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0026]實(shí)施例4:
[0027]一種耐磨損合金彈簧鋼，熱處理工藝過程其中回火溫度為590°C，保溫時(shí)間6?8h，空冷；淬火溫度800°C，保溫時(shí)間50min-100min，水冷。合金彈簧鋼的組分和配比為:C:
0.4000% ^ Cu: 0.3900% ^Mn:0.2000% ^S1:2.4200% ^Cr:2.7500%:0.0430% ^S:
0.0230% ^Ni:0.3000% ^Al:0.0088% ^V:0.0050%，V:0.0020?0.0100%，Sn:0.0180%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0028]實(shí)施例5:
[0029]一種耐磨損合金彈簧鋼，熱處理工藝過程其中回火溫度為610°C，保溫時(shí)間6?8h，空冷；淬火溫度830°C，保溫時(shí)間50min-100min，水冷。合金彈簧鋼的組分和配比為:C:
0.3700% ^ Cu: 0.3600% ^Mn:0.1900% ^Si:3.1000% ^Cr:2.5000%:0.0430% ^S:0.0230 %、N1: 0.3000 %、A1:0.0088 %、V: 0.0050 %,K:0.2000 %，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0030]本項(xiàng)發(fā)明所得到的合金彈簧鋼，根據(jù)該彈簧鋼的主要性能，命名其為“高耐50”，意思為耐磨損合金彈簧鋼，硬度達(dá)到70 土 5HRC。
[0031]產(chǎn)品使用效果:常規(guī)合金彈簧鋼工作壽命為20-30天；以“高耐50”合金彈簧鋼工作壽命60-80天；
[0032]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐磨損合金彈簧鋼，所述的彈簧鋼的組分和配比為:C: 0.3600?0.5500 %、Cu:0.2600 ?0.4500 %、Mn: 0.1500 ?2.2000 %、S1: 0.8000 ?5.4200 %Xr:0.7000 ?3.8000 %、P:0.0030?0.0800%、S:0.0030?0.0500%、N1:0.3000?0.5000%、Al:0.0008?0.0500%、V:0.0020?0.0100%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的耐磨損合金彈簧鋼，組分和配比為:C:0.3800 %,Cu:0.3200 %、Mn:0.1600% ^Si:3.8000% ^Cr:2.7000% ^P: 0.0330% ^S: 0.0330% ^Ni:0.3000% ^Al:0.0300%、V: 0.0060，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。3.—種耐磨損合金彈簧鋼的熱處理工藝，其特征在于，其中回火溫度為600±10°C，保溫時(shí)間6?8h，空冷;淬火溫度800 0C -830 °C，保溫時(shí)間50min_lOOmin，水冷。4.如權(quán)利要求1所述的耐磨損合金彈簧鋼，其特征在于，所述的耐磨損合金彈簧鋼還包括:B: 0.0200 ?I.1000 %、Be: 0.0100 ?0.2000 % 中的 I 種及以上。5.如權(quán)利要求1所述的耐磨損合金彈簧鋼，其特征在于，所述的耐磨損合金彈簧鋼還包括:Mo:0.0001 ?0.0120%、Sr:0.0001 ?0.0120% 中的I種及以上。6.如權(quán)利要求1所述的耐磨損合金彈簧鋼，其特征在于，所述的耐磨損合金彈簧鋼還包括:Sn: 0.0080?0.2800 %、K: 0.0100?0.2000 % 中的 I 種及以上。
【文檔編號(hào)】C21D9/02GK106048451SQ201610530418
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月6日
【發(fā)明人】余昌國(guó), 戚利軍
【申請(qǐng)人】安徽紅橋金屬制造有限公司