弹簧厂关于弹簧钢的新工艺应用的分析

     在热处理方面，在提高球化退火质量，获得细小、均匀、球形的碳化物以及缩短退火时间或取消球化退火工序的研究方面有了进展，即盘条生产采用两次组织退火，将拉拔后的720℃～730℃再结晶退火改为760℃的组织退火。这样可以得到硬度低、球化好、无网状碳化物的组织，关键要保证中间拉拔减面率≥14%。该工艺使热处理炉的效率提高25%～30%。连续式球化退火热处理技术是弹簧钢热处理的发展方向。

     各国都在研究和开发新型弹簧钢，扩大应用和代替传统的弹簧钢。如快速渗碳弹簧钢，通过改变化学成分来提高渗碳速度，其中碳含量由传统的0.08%～0.20%提高到0.45左右，渗碳时间由7h缩短到30min。开发了高频淬火弹簧钢，用普通中碳钢或中碳锰、铬钢，通过高频加热淬火来代替普通弹簧钢，既简化了生产工序又降低了成本，并提高了使用寿命。日本研制的GCr465、SCM465疲劳寿命比SUJ-2高2～4倍。由于在高温、腐蚀、润滑条件恶劣的环境下使用弹簧愈来愈多，过去使用的M50（CrMo4V）、440C （9Cr18Mo）等弹簧钢已不能满足使用要求，急需研制加工性能好、成本低、疲劳寿命长、能适合不同目的和用途的弹簧用钢，如高温渗碳钢M50NiL、易加工不锈弹簧钢50X 18M以及陶瓷弹簧材料等。

     针对GCr15SiMn钢淬透性低的弱点，我国开发了高淬透性和淬硬性弹簧钢GCr15SiMo，其淬硬性HRC≥60，淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接触疲劳寿命L10和L50分别比GCr15Si Mn提高73%和68%，在相同使用条件下，用GO15SiMo钢制造的弹簧的使用寿命是GCr15SiMo钢的两倍。近年来，我国还开发了能节约能源、节约资源和抗冲击的GCr4弹簧钢。与GCr15相比，GCr4的冲击值提高了66%～104%，断裂韧性提高了67%，接触一疲劳寿命L10提高了12%。GCr4钢弹簧采用高温加热一表面淬火热处理工艺。与全淬透的GCr15钢弹簧相比，GCr4钢弹簧的寿命明显提高，可用于重载高速列车弹簧。

今后弹簧钢主要向高洁净度和性能多样化两个方向发展。提高弹簧钢的洁净度，特别是降低钢中的氧含量，可以明显延长弹簧的寿命。氧含量由28ppm降低到5ppm，疲劳寿命可以延长1个数量级。为了延长弹簧钢的寿命，人们多年来一直致力于开发应用精炼技术来降低钢中的氧含量。通过不懈的努力，弹簧钢中的最低氧含量已从20世纪60年代的28ppm降低到90年代的5ppm。目前，我国可以将弹簧钢中的最低氧含量控制在lOppm左右。弹簧使用环境的变化要求弹簧钢必须具备性能的多样化。如设备转速的提高，需要准高温用（200℃以下）弹簧钢（通常采用在SUJ2钢的基础上提高Si含量、添加V和Nb的方法来达到抗软化和稳定尺寸的目的）；腐蚀应用场合，需要开发不锈弹簧钢；为了简化工艺，应该开发高频淬火弹簧钢和短时渗碳弹簧钢。