第7年
第
马氏体不锈弹簧钢的淬火、回火处理2Cr13 3Cr13 4Cr13 1Cr17Ni2
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不锈钢弹簧
不锈钢弹簧是指可以工作在电子、耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的弹簧。
不锈钢弹簧是指可以工作在电子、耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的弹簧。
不锈钢弹簧钢丝必须满足标准GBT_24588-2009
弹簧厂设计生产各类不锈钢弹簧，不锈钢弹簧适用于高低温、耐腐蚀等工作环境，材料主要包括130M ,304,302,301,316,316L,321.202.201.430.420，631等.
不锈钢弹簧是化工机械和电子等诸多行业中工作环境要求耐腐蚀，耐中温，无磁使用的一款的弹性元件，不锈钢弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后不锈钢弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。
不锈钢弹簧按受力性质，不锈钢弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧，按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、弹簧片、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单，且可根据受 载情况制成各种型式，结构简单，故应用最广。弹簧的一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的耐热耐腐蚀性能等，常用的材料有参考如上。常用弹簧丝直径20毫米以下的用冷卷法，不锈钢弹簧在制成后还要进行强压或抛光处理，可提高弹簧的承载能力和表面光洁度。
常用材料国产不锈钢304,302,301,316,316L,321.202.201.430.420，及进口韩国象牌,KOS高丽商事等。
T302/T304做为一种用途最广泛的钢因含有Ni比Cr具有更的优越机械性能，耐腐蚀性，耐热性，低温强度， 是最常用的不锈钢弹簧材料。
T316推荐用于高度耐腐蚀及无磁性之场合，但机械性能低于T302/T304。
T631J1/T631用于耐热弹簧及经过热处理后具有高抗张强度之弹簧，但耐腐蚀性能较T302/T304差。
类型和工艺
1.奥氏体不锈弹簧钢的热处理
(1)固溶处理
奥氏体不锈弹簧钢固溶处理规范及设备
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材料牌号 |
处理温度℃ |
冷却方式 |
|
1Cr18Ni9 |
棒材:1100~1150 |
水冷 |
|
板材:1080~1130 |
水或油冷 |
|
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带材:1020~1070 |
水冷，油冷或者气冷 |
|
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1Cr18Ni9Ti |
棒材:1060~1140 |
水冷 |
|
板材:1050~1130 |
水或油 |
|
|
带材:1020~1070 |
水冷，油冷或者气冷 |
|
|
0Cr17Ni14Mo2 |
1020~1120 |
水冷，油冷或者气冷 |
|
0Cr18Ni12Mo2Ti |
1020~1100 |
水冷，油冷或者气冷 |
|
1Cr18Ni12Mo2Ti |
1020~1100 |
水冷，油冷或者气冷 |
(2)稳定回火处理
奥氏体不锈弹簧钢稳定回火处理规范及设备
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材料牌号 |
处理温度℃ |
保温时间(h) |
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|
1Cr18Ni9 |
430~480 |
2h |
真空炉 或 时效炉 |
|
1Cr18Ni9Ti |
|||
|
0Cr17Ni14Mo2 |
380~480 |
2n |
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|
0Cr18Ni12Mo2Ti |
|||
|
1Cr18Ni12Mo2Ti |
2.马氏体不锈弹簧钢的热处理
(1)马氏体不锈弹簧钢的预备热处理 马氏体不锈弹簧钢属于马氏体相变强化钢
马氏体不锈弹簧钢的预备热处理工艺
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材料牌号 |
不完全退火 |
低温退火 |
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加热温度℃ |
冷却介质 |
布氏硬度压痕mm |
加热温度℃ |
冷却介质 |
布氏硬度压痕mm |
|
|
2Cr13 |
870-900 |
随炉冷却至 600℃后出炉空冷 |
≥4.4 |
730~780 |
空气 |
≥4.0 |
|
3Cr13 |
≥4.2 |
730~780 |
≥4.0 |
|||
|
4Cr13 |
≥4.0 |
730~780 |
≥4.0 |
|||
|
1Cr17Ni2 |
|
|
|
670~690 |
≥3.5 |
|
(2)马氏体不锈弹簧钢的淬火、回火处理
马氏体不锈弹簧钢制成弹簧后的最终热处理是淬火、回火。
常用马氏体不锈弹簧钢的最终热处理工艺
|
材料牌号 |
淬 火 |
回 火 |
硬度(HRC) |
||
|
加热温度℃ |
冷却介质 |
加热温度℃ |
冷却介质 |
||
|
2Cr13 |
1000~1040 |
油 |
300~480 |
空气 |
|
|
3Cr13 |
1000~1040 |
油 |
300~480 |
空气 |
40~46 |
|
3Cr13Mo |
1020~1060 |
油 |
220~300 |
空气 |
46~50 |
|
4cr13 |
1000~1050 |
油 |
320~450 |
空气 |
45~52 |
|
1cr17Ni2 |
1000~1020 |
油 |
340~360 |
空气 |
|
3.沉淀硬化不锈弹簧钢热处理
沉淀硬化不锈弹簧钢是通过马氏体相变强化和沉淀析出强化两者综合强化的，所以基本热处理工艺为固溶处理和时效处理。
对于半奥氏体育型钢，固溶处理后室温得到不稳定的奥氏体，没有完成马氏体转变，没有充分强化，因此在固溶处理和时效处理之间，增加一个调整处理，使得不稳定奥氏体转变为马氏体。常用调正处理有调节处理(T处理)、冷处理(R处理)、塑性处理(C处理)三种方法。
常用沉淀硬化不锈弹簧钢热处理工艺
|
类别 |
材料牌号 |
固溶处理 |
调整处理 |
时效处理 |
||
|
加热温度℃ |
冷却介质 |
加热温度℃ |
冷却介质 |
|||
|
半奥氏体沉淀强化型 |
0Cr17Ni7AI |
1040~1060 |
水或空气 |
750~ 770℃空冷 |
520~550 |
空气 |
|
940~ 960℃空冷 -78℃冷处理 |
500~520 |
|||||
|
冷变形 |
470~490 |
|||||
|
0Cr15Ni7Mo2AI |
1050~1080 |
空气或水 |
750~ 770℃空冷 |
520~550 |
空气 |
|
|
940~ 960℃空冷 -78℃冷处理 |
500~520 |
|||||
|
冷变形 |
470~490 |
|||||
|
0Cr12Mn5Ni4Mo3AI |
1040~1060 |
空气 |
750~ 770℃空冷 |
450~490 |
空气 |
|
|
-78℃冷处理 |
510~530 550~570 |
|||||
|
冷变形 |
340~360 510~570 550~570 |
|||||
|
马氏体沉淀强化型 |
0Cr17Ni4Cu4Nb |
1020~1060 |
空气 |
|
450~550 |
空气 |
展开
补充:1.1.1-②消应力回火温度对弹簧力学性能的影响
消应力回火温度对各种材料弹簧力学性能的影响是客观存在的。可以以不同的回火温度对碳素弹簧钢丝、油淬火回火钢丝和1Cr18Ni9弹簧材料力学性能的影响加以说明。见表3、4.、5(上一篇将表5列立成了表3)，也可以根据对弹簧的特殊性能要求来确定相应的回火温度。
回火温度对碳素弹簧钢丝材料弹簧的力学性能的影响
|
钢丝直径mm |
材料供应状态 |
各种回火温度处理30分钟后的σb，σs， |
|||||
|
(Mpa) |
100℃ |
200℃ |
260℃ |
300℃ |
400℃ |
||
|
2 |
冷拉强化 |
σb |
1760 |
1850 |
1850 |
1750 |
1625 |
|
σs |
1350 |
1500 |
1600 |
1380 |
1300 |
||
回火温度对油淬火回火钢丝材料弹簧的力学性能的影响
|
钢丝直径mm |
材料供应状态 |
各种回火温度处理30分钟后的σb，σs， |
|||||
|
(Mpa) |
100℃ |
200℃ |
300℃ |
400℃ |
500℃ |
||
|
2 |
冷拉强化 |
σb |
1520 |
1550 |
1600 |
1600 |
1350 |
|
σs |
1400 |
1400 |
1400 |
1380 |
1200 |
||
回火温度对1Cr18Ni9对弹簧力学性能的影响
|
钢丝直径mm |
材料供应状态 |
各种回火温度处理1小时后的硬度(HRC) |
||||
|
300℃ |
350℃ |
400℃ |
450℃ |
500℃ |
||
|
4 |
冷拉强化 |
46.6 |
48.2 |
48.2 |
48.5 |
47.6 |
1.均匀且美观的表面状态。
2.良好的成形性，均匀的弹性。
3.高塑性，抗疲劳强度，耐热耐腐蚀性能佳。
4.材料表面状态由用户选择:裸线、镀镍弹簧线、镀树脂弹簧线，不锈钢弹簧出厂又分为亮面、雾面、半 亮 面。客户可根据产品精密美观程度的要求进行选择。
5.无论是无磁性或弱磁性的不锈钢弹簧。
均可广泛使用于电子，家电，工业，民用等产品。
第一步给不锈钢弹簧去油污、去氧化皮有两种使用方法:
1.把不锈钢弹簧浸入放有用清水稀释的金属清洗剂A(清洗剂A与清水稀释配比为1:1或1:2左右)的塑料容器中,时间以弹簧表面无油污、无氧化皮恢复金属本色为宜，浸泡时间不宜过长，取出用清水洗净。这样不锈钢 弹簧表面就有亚光效果。
2.在超声波设备中清洗剂与清水的配比为1:30左右，时间以弹簧表面无油污、无氧化皮恢复金属本色为宜，取出用清水洗净，这样不锈钢弹簧表面就能达到亚光效果。
以上两种方法，可适用于精密度高的弹簧。
3.清洗剂A放入有粗磨料、弹簧的振动光饰机中或六角滚筒中(弹簧与粗磨料的体积比最佳为1:3，清洗剂用量为弹簧重量的1%--2%)研磨抛光以后用清水洗净，弹簧表面的划痕就没有了，提高了弹簧表面的光洁度。但精密度高易缠绕的弹簧不宜用此法。
第二步给不锈钢弹簧上光:
把光亮剂B放入有粗磨料的振动光饰机或六角滚筒内(弹簧与精磨料的体积比为1:3，光亮剂B的用量为弹簧重量的1%--2%左右，时间越长越亮)抛光后，取出用清水洗净晾干即可，这样不锈钢弹簧表面如镀镍一般光亮照人，永不褪色。
化学抛光是不锈钢常用的表面处理工艺，与电化学抛光工艺相比，其最大不锈钢抛光制品优点是不需要直流电源和特殊夹具，可以抛光形状复杂的零件，生产率很高。就功能性而言，化学抛光除了能得到物理、化学清洁度的表面外，还能除去不锈钢表面的机械损伤层和应力层，得到机械清洁度的表面，这有利于防止零件的局部腐蚀，提高机械强度、延长零件使用寿命。从本世纪40年代初有了关于不锈钢化学抛光的专利以来，迄今已有不少配方公诸于世，但人们在实际应用时仍然感到很困难。因为不锈钢品种繁多，不同牌号的不锈钢具有不同的腐蚀规律，不可能采用同一种溶液，所以不锈钢化学抛光溶液有多种类型。 化学抛光溶液的基本组成包括腐蚀剂、氧化剂和水。腐蚀剂是主要成份，如果不锈钢在溶液中溶解，抛光便不能进行。氧化剂和添加剂可抑制过程，使反应朝有利于抛光的方向进行。水对溶液浓度起调节作用，便于反应产物的扩散。不锈钢化学抛光能否顺利进行，取决于上述成分的合理配合。
不锈钢电解抛光是将不锈钢制品挂在阳极上，在电解抛光液中进行阳极电不锈钢抛光操作解加工。电解抛光是一种特殊的阳极过程，在整个阳极电解抛光过程中，不锈钢制品表面同时进行着两个相互矛盾的过程，即金属表面氧化膜的不断生成和溶解。但是不锈钢制品表面凸起部位和凹洼部位化学成膜进入钝态的条件是不相同的，又由于阳极溶解，阳极区金属盐浓度不断增加，在不锈钢制品表面形成一种高电阻率的稠性粘膜层。稠性粘膜在制品表面微观凹凸处厚度是不相同的，并使阳极微观表面电流呈不均匀分布。微观凸起处电流密度大，溶解较快，使制品表面毛刺或微观凸起处优先溶解而达到整平;凹洼处电流密度较小，溶解也较慢。由于电流密度分布不同，制品表面以不同速率不断成膜与溶解。阳极表面同时进行着两个相反的过程，成膜与溶解，钝化膜的不断生成、溶解，使不锈钢制品表面被整平，达到高度光滑和光泽的外观，满足了不锈钢制品表面抛光精饰目的。
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