弹簧厂关于弹簧钢的新工艺应用的分析

弹簧厂关于弹簧钢的新工艺应用的分析

弹簧钢主要用于制造滚动弹簧的滚动体和套圈。由于弹簧应具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪声、高耐磨性等特性，因此要求弹簧钢应具备：高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。为了达到上述性能要求，对弹簧钢的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布、脱碳等要求严格。弹簧钢总体上向高质量、高性能和多品种方向发展。弹簧用钢按特性及应用环境划分为：高碳铬弹簧钢、渗碳弹簧钢、高温弹簧钢、不锈弹簧钢及专用的特种弹簧材料。为适应高温、高速、高负荷、耐蚀、抗辐射的要求，需要研制一系列具有特殊性能的新型弹簧钢。为了降低弹簧钢的氧含量，发展了真空冶炼、电渣重熔、电子束重熔等弹簧钢的冶炼技术。而大批量弹簧钢的冶炼由电弧炉熔炼，发展成各种类型初炼炉加炉外精炼。20世纪90年代以来，随着经济发展和工业技术进步，弹簧的应用范围扩大；而国际贸易的发展，又推动了弹簧钢标准国际化和新技术、新工艺及新装备的开发和应用，效率高、质量高、成本低的配套技术和工艺装备应运而生。日本和德国等均建成了高洁净度、高质量的弹簧钢生产线，使钢的产量迅速增加，钢的质量和疲劳寿命大幅度提高。日本和瑞典生产的弹簧钢的氧含量降到10ppm以下。

     弹簧的接触疲劳寿命对钢组织的均匀性非常敏感。提高洁净度（减少钢中的杂质元素和夹杂物含量），几促使钢中的非金属夹杂物和碳化物细小均匀分布，可以提高一弹簧钢的接触疲劳寿命。弹簧钢使用状态下的组织应是回火马氏体基体上均匀分布着细小的碳化物颗粒，这样的组织可以赋予弹簧钢所需要的性能。高碳弹簧钢中的主要合金元素有碳、铬、硅、锰、钒等。

     如何获得球化组织是弹簧钢生产中的重要问题，控轧控冷是先进弹簧钢的重要生产工艺。通过控轧或轧后快冷消除了网状碳化物，获得合适的预备组织，可以缩短弹簧钢球化退火时间，细化碳化物，提高疲劳寿命。近年来，俄罗斯和日本采用低温控轧（800℃～850℃以下），轧后采用空冷加短时间退火，或完全取消球化退火工艺，就可得到合格的弹簧钢组织。弹簧钢的650℃温加工也是新型技术。共析钢或高碳钢热加工前若具有细晶粒组织或在加工过程能形成细晶粒，则在（0.4～0.6）熔化温度范围内，在一定应变速率下，呈现出超塑性。美国海军研究院（NSP）对52100钢进行了650℃温加工试验表明，在650℃下真应变2.5不发生断裂。因此，有可能以650℃温加工来代替高温加工并与球化退火工艺结合起来，这对简化设备和工序、节约能源、提高质量有重要意义。