本发明涉及一种合金弹簧钢，具体涉及一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢及其热处理工艺。
背景技术：
弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。亦作“弹簧”。弹簧有是机械化、自动化的重要元件，广泛地应用于宇航、机械制造、交通运输和仪器仪表等行业，一般用弹簧钢制成。
根据GB/T标准，弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢。其中，合金弹簧钢由于合金元素的加入显著地提高了弹簧钢的抗松弛性能、韧性、淬透性等而具有广泛的应用前景，是现在和未来弹簧钢的发展方向。但因其不含或含有极少量的Cr、Mo、V等碳化物形成合金元素，硬度较低，不能有效的满足高级别耐磨损抗氧化合金弹簧钢的硬度要求。
因此设计一种适合的合金化组合弹簧钢，辅以合适的轧钢、热处理工艺，在钢基体内形成大量的硬相—碳化合物，以此提升耐磨合金弹簧钢的硬度，从而增加弹簧钢抗磨损能力，成为开发高级别耐磨损抗氧化合金弹簧钢急需解决的问题之一。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢及其热处理工艺，以此提升耐磨损抗氧化合金弹簧钢的硬度，从而增加弹簧钢抗磨损能力。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，所述的弹簧钢的组分百分比为：C：0.360-0.550％、Cu：0.260-0.450％、Mn：0.150-2.200％、Si：0.800-5.420％、Cr：0.700-3.800％、P：0.030-0.080％、S：0.030-0.050％、Ni：0.300-0.500％、Al：0.008-0.050％、V：0.020-0.100％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述的弹簧钢的组分百分比为：C：0.380-0.530％、Cu：0.280-0.430％、Mn：0.160-2.000％、Si：0.800-5.420％、Cr：0.900-3.500％、P：0.040-0.060％、S：0.030-0.050％、Ni：0.300-0.500％、Al：0.010-0.045％、V：0.040-0.080％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述的弹簧钢的组分百分比为：C：0.380％、Cu：0.280％、Mn：0.160％、Si：0.800-％、Cr：0.900％、P：0.040％、S：0.030％、Ni：0.300％、Al：0.010％、V：0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述的弹簧钢还包括：B：0.020-1.100％、Be：0.100-0.200％，Mo：0.001-0.0120％、Sr：0.001-0.0120％中的1种或者1种以上。
优选的，所述的耐磨损抗氧化合金弹簧钢还包括：Sn：0.080-0.280％、K：0.100-0.200％中的1种及以上。
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢的热处理工艺，所述的热处理工艺中其中回火温度为750±10℃，保温时间为6-8h，空冷；淬火温度800℃-830℃，保温时间80-150min，水冷。
本发明的耐磨损抗氧化合金弹簧钢的有效化学成分设计的依据及限定含量范围的理由如下：
C是影响耐磨损抗氧化合金弹簧钢硬度、韧性最重要的元素。碳含量高，则相应的碳化物数量多，材料的硬度高，耐磨损抗氧化性能优越，但韧性降低，加工困难，且在使用中易破碎；反之亦然。为了保证该合金弹簧钢在热处理过程中能得到韧性良好的球化组织，且在加工过程中不出现裂纹等缺陷，因此C含量严格控制在共析钢范围以内，以0.360-0.550％为宜。
V是碳化物和氮化物的形成元素。V的作用是通过形成V(C，N)影响合金弹簧钢的组织和性能，主要在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，在轧制过程中能抑制奥氏体的再结晶并阻止晶粒长大，从而起到细化铁素体晶粒、提高合金弹簧钢的强度和韧性。本发明V含量的范围确定为0.020-0.100％。
Mn在钢铁材料中是一种有益的元素。在此钢中，锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化，形成合金渗碳体，提高合金弹簧钢的强度；同时，Mn能与合金弹簧钢中夹杂物S化合成为MnS，以减轻S的有害作用。本发明Mn含量的范围确定为0.150-2.20％。
Cr是中等碳化物形成元素，能显著提高强度、硬度和耐磨性。钢中的Cr，一部分置换铁形成合金渗碳体，提高稳定性；一部分溶入铁素体中，产生固溶强化，提高铁素体的强度和硬度。过高的Cr含量降低了合金弹簧钢的塑性和韧性。因此本发明Cr含量的范围确定为Cr：0.700-3.800％。
Ni是非碳化物形成元素。Ni以固溶形式存在于弹簧钢中。与Cr配合使用时，可显著提高弹簧钢的淬透性。Ni降低共析点的含C量，增加珠光体的体积分数，有利于提高强度。Ni降低Ar3转变温度，使铁素体晶粒变细，同时，可使珠光体片间距减小，有利于韧性的提高。本发明Ni含量的范围确定为0.300-0.500％。
本发明制造方法的主要工艺条件的选择依据是：选择高的淬火温度(Ac3温度为810℃)，主要有利于碳化物充分固溶析出，提高弹簧钢体硬度及组织的均匀性，从而提升了弹簧钢的耐磨性。
本发明的有益效果是：该弹簧钢硬度显著的高于常规优质合金弹簧钢，极大的提升了弹簧钢的耐磨性能，该弹簧钢工艺性能优良，能满足制管弯曲要求，满足了产品的使用要求。适合在载荷环境下正常的工作，对制造弹簧材质具有较高的屈服强度，克服常规优质合金弹簧钢硬度低，耐磨性弱的缺点，减少材料的消耗，提升生产效率；并且具有较长的寿命，其性价比高，适合工业制造领域的大面积推广使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，合金弹簧钢的组分百分比为：C：0.380％、Cu：0.280％、Mn：0.160％、Si：0.800-％、Cr：0.900％、P：0.040％、S：0.030％、Ni：0.300％、Al：0.010％、V：0.040％、B：0.020-1.100％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐磨损抗氧化合金弹簧钢热处理工艺过程其中回火温度为760℃，保温时间8h，空冷；淬火温度800℃，保温时间50min，水冷。
实施例2：
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，合金弹簧钢的组分百分比为：C：0.360％、Cu：0.260％、Mn：0.150％、Si：0.800％、Cr：0.700％、P：0.030％、S：0.030％、Ni：0.300％、Al：0.008％、V：0.020％、B：0.080％、Be：0.060％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐磨损抗氧化合金弹簧钢热处理工艺过程其中回火温度为750℃，保温时间7h，空冷；淬火温度820℃，保温时间80min，水冷。
实施例3：
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，合金弹簧钢的组分百分比为：C：0.550％、Cu：0.450％、Mn：2.200％、Si：5.420％、Cr：3.800％、P：0.080％、S：0.050％、Ni：0.500％、Al：0.050％、V：0.100％，Mo：0.050％、Sr：0.031％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐磨损抗氧化合金弹簧钢热处理工艺过程其中回火温度为740℃，保温时间8h，空冷；淬火温度830℃，保温时间80min，水冷。
实施例4：
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，合金弹簧钢的组分百分比为：C：0.380％、Cu：0.280％、Mn：0.160％、Si：0.800％、Cr：0.900％、P：0.040％、S：0.030％、Ni：0.300％、Al：0.010％、V：0.040％，Sn：0.0180％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐磨损抗氧化合金弹簧钢热处理工艺过程其中回火温度为7600℃，保温时间6h，空冷；淬火温度810℃，保温时间80min，水冷。
实施例5：
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，合金弹簧钢的组分百分比为：C：0.530％、Cu：0.430％、Mn：2.000％、Si：5.420％、Cr：3.500％、P：0.060％、S：0.050％、Ni：0.500％、Al：0.045％、V：0.080％，K：0.200％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐磨损抗氧化合金弹簧钢热处理工艺过程其中回火温度为740℃，保温时间6h，空冷；淬火温度830℃，保温时间100min，水冷。
实施例6：
一种耐磨损抗氧化合金弹簧钢，合金弹簧钢的组分百分比为：C：0.530％、Cu：0.430％、Mn：2.000％、Si：5.420％、Cr：3.500％、P：0.060％、S：0.050％、Ni：0.500％、Al：0.045％、V：0.080％，K：0.200％，余量为Fe和不可避免的杂质。
耐磨损抗氧化合金弹簧钢热处理工艺过程其中回火温度为740℃，保温时间6h，空冷；淬火温度830℃，保温时间100min，水冷。
本项发明所得到的合金弹簧钢，根据该弹簧钢的主要性能，命名其为“高耐50”，意思为耐磨损抗氧化合金弹簧钢，硬度达到70±5HRC。
产品使用效果：常规合金弹簧钢工作寿命为20-30天；以“高耐50”合金弹簧钢工作寿命60-80天；
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。