专利名称：一种利用pag水溶性介质淬火处理汽车钢板弹簧的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车钢板弹簧利用PAG水溶性淬火介质进行热处理的工艺，属于金属热处理技术领域。
背景技术：
传统的汽车钢板弹簧淬火处理的介质一般都是采用机械淬火油，机械淬火油介质相对冷速较低，对于16mm厚以上汽车钢板弹簧的淬透性较低，因此选用汽车钢板弹簧规格范围就很小，且机械淬火油在热处理运用一段时间后因高温易造成化学有机链的断裂，化学成分不稳定致使汽车钢板弹簧淬火不均，形成淬火应力，导致变形大等缺陷，同时对运用的淬火油冷速不易检测，容易造成火灾和对环境的严重影响；利用PAG水溶性淬火介质对汽车钢板弹簧进行淬火在我国也已有研究，PAG这种聚合物在室温下无限溶于水，其分子链的氧原子与水极易形成氢键结合，随着溶液液温的升高，水分子热振动的加剧，氢键的结合力逐渐减弱，当达到一定值的温度时，其氢键就会同时脱落，使原来溶于水中的聚合物从溶液中脱溶出来，形成悬浮于溶液中的小液滴，使原溶液变得混浊，聚合物呈现出不溶相， 反之溶液会恢复原状，再次形成清澈均勻的溶液。这个过程完全使可逆的，也叫它逆溶点。 故PAG聚合物的水溶液有可逆性，当热金属侵淬于淬火液中，围绕着金属富PAG聚合物的包裹层，控制了金属表面的散热速度，达到控制钢板弹簧的淬火裂纹和应力以及工件的变形， 由于PAG水溶性淬火介质其淬火冷却速度介于机械淬火油和水之间，冷速可调。因此对于大截面的钢板弹簧淬火的淬透性相对提高和淬火应力有一定的控制。PAG水溶性淬火介质配比简单、便易检测，运用范围广，能控制工件的应力变形，同样的汽车钢板弹簧淬透性能达到50mm厚左右，且运用该工艺能保证钢板弹簧热处理长期质量稳定，在环境保护方面亦安全无公害，但此工艺进行淬火处理时，对PAG水溶性介质的浓度、工件在介质中的摆动时间、工件进出淬火炉的温度等重要关键的技术参数没有作系统的研究和试验，淬火后，致使工件开裂，或在专用检测仪下观察，存在许许多多的微裂纹，大大降低了产品的合格率和产品的使用寿命，因而此工艺一直未能得到广泛的推广和应用。发明的内容本发明涉及一种汽车钢板弹簧利用PAG水溶性淬火介质进行热处理的工艺，主要目的是解决厚规格汽车钢板弹簧在淬火时大大提高淬透性，保证淬火获得最大的淬硬深度，同时使工件热应力与组织应力最小。本发明的技术解决方案是利用PAG淬火介质的优良特性，要获得优异性能的淬火效果，控制PAG水溶性淬火介质的浓度、钢板弹簧的进出温度、在介质中的摆动时间、介质的搅拌均勻程度和介质溶液的温度是关键。通过反复不断的实验、试验，确定采用PAG介质浓度为8-10%、钢板弹簧淬火炉温度(高温段为900°C -980°C、低温段为800°C -600°C )、 PAG介质温度为40°C-42°C、工件在介质中摆动时间控制在14秒-20秒为最佳的淬火工艺， 一般采用的最大冷速控制范围为Vmax = 2000C /s 150°C /s ；300°C时的冷速控制范围在 400C /s 20°C /s，钢板弹簧淬火组织转变和应力控制状态时比较理想的。
根据上述明确的特点，所述的介质浓度控制在8%到10%之间，高于10%时加水稀释到控制范围内，低于8%时添加PAG原液；PAG介质浓度采用糖量折光仪检测其浓度到稳定为止并在控制范围内，如果浓度不均的PAG水溶性淬火液工件在淬火后易造成淬硬层深度不均和形成较大的淬火应力。所述的介质温度控制在40°C 42°C，采用冷却循环装置进行控制，设置冷却塔、 循环管道和泵与淬火槽配套安装；温度过高时开启冷却系统，温度过低一般采用加热的方式升温。所述的钢板弹簧在介质溶液中的摆动时间为14秒-20秒。所述的钢板弹簧淬火温度，根据加热炉的规格确定保温时间使钢板弹簧组织完全奥氏体化后进入介质中淬火，高温段温度为900°C 980°C的快速冷却，低温段温度为 800°C 600°C的缓冷，即保证了钢板弹簧的淬硬深度，同时其热应力、淬火应力与组织应力的最小。
具体实施例方式以汽车后钢板弹簧(EQ140后总成)热处理生产过程为例进行说明热处理技术要求钢板弹簧材质60Si2Mn钢板弹簧规格16*75钢板弹簧硬度HRC40. 5 47钢板弹簧金相组织1-5级回火屈氏体其他技术要求见GB/T19844-2005《钢板弹簧》标准和图纸要求。热处理生产工艺步骤如下一、PAG水溶性淬火介质配置和配套使用1.配置PAG水溶性淬火介质，浓度控制在8-10%。2.开启淬火槽内装有的搅拌循环系统和冷却系统对PAG水溶性淬火介质进行搅拌，搅拌约15分钟或更长时间，在淬火槽内不同位置分别提取配置好的介质样品，用糖量折光仪检测不同位置样品的浓度，直至不同位置淬火介质浓度一致，其目的是保证介质浓度的一致性。开启冷却系统保证淬火介质温度控制在40-42°C二、工件准备和检测1.对原材料60Si2Mn，16*75弹簧扁钢的化学成分和机械性能进行检验。2.用糖量折光仪测定淬火介质的浓度为9%，淬火介质温度控制在41°C三、工件淬火和检测1.设定加热炉炉膛温度为960士 10°C对应工件温度为920°C，加热保温时间充足后工件入介质淬火。2.金相检验60Si2Mn，16*75钢板弹簧淬火后金相组织状态为淬火马氏体，整个截面淬火马氏体含量大于95%以上。3.采用硬度阶梯法检测淬火工件硬度范围以及淬硬深度，从淬火工件截面每隔 2mm打一点洛氏硬度一直到截面中心，其结果在HRC59-HRC61之间，符合要求。4.在淬火过程中搅拌循环系统、冷却系统始终在开启状态，其目的保证钢板弹簧淬火的均勻性。四、工件回火和检测1.设定钢板弹簧回火温度和时间，回火温度在700士 10°C。2.将60Si2Mn，16*75钢板弹簧立即放入回火炉内保温1小时30分钟进行回火。3.经回火后钢板弹簧的硬度和金相组织为硬度HRC43-45 ；金相组织为三级回火屈氏体。五、钢板弹簧总成检测根据GB/T19844-2005《钢板弹簧》标准和图纸要求对钢板弹簧各项指标进行检测其结果如下机械性能经上述热处理工艺加工机械性能完全合格。台架疲劳试验按图纸标准要求产品台架疲劳寿命为16万次，远超过8万次合格品标准。其他各项指标，均符合国家标准和产品图纸要求。
权利要求
1.一种利用PAG水溶性介质淬火处理汽车钢板弹簧的工艺主要是采用PAG介质浓度为 8-10%、钢板弹簧淬火炉温度(高温段为900°C _980°C、低温段为800°C -600°C )、PAG介质温度为40°C _42°C、工件在介质中摆动时间控制在14秒-20秒的淬火工艺。
2.根据要求1所述，其特征是介质浓度控制在8%到10%之间，高于10%时加水稀释到控制范围内，低于8%时添加PAG原液。
3.根据要求1所述，其特征是介质温度控制在40°C 42°C，采用冷却循环装置进行控制，设置冷却塔、循环管道和泵与淬火槽配套安装；温度过高时开启冷却系统，温度过低一般采用加热的方式升温。
4.根据要求1所述，其特征是钢板弹簧在介质溶液中的摆动时间为14秒-20秒。
5.根据要求1所述，其特征是钢板弹簧淬火温度，根据加热炉的规格确定保温时间使钢板弹簧组织完全奥氏体化后进入介质中淬火，高温段温度为900°C 980°C的快速冷却， 低温段温度为800°C 600°C的缓冷。
全文摘要
一种利用PAG水溶性介质淬火处理汽车钢板弹簧的工艺主要是采用PAG介质浓度为8-10％、钢板弹簧淬火炉温度(高温段为900℃-980℃、低温段为800℃-600℃)、PAG介质温度为40℃-42℃、工件在介质中摆动时间控制在14秒-20秒的淬火工艺；此工艺大大提高了厚规格钢板弹簧在淬火时的淬透性，在获得较大淬硬深度的同时又使钢板弹簧的热应力与组织应力最小，产品台架疲劳寿命达到16万次以上，该工艺扩大了钢板弹簧的规格范围，成本低、无公害、安全可靠。
文档编号C21D1/60GK102168167SQ201010114309
公开日2011年8月31日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者罗伟, 罗晓红 申请人:长沙胜通汽配科技发展有限公司