一种高强度防腐蚀螺旋弹簧及其加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种弹簧及其加工工艺，具体涉及一种高强度防腐蚀螺旋弹簧及其加工工艺。
【背景技术】
[0002]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，弹簧一般采用弹簧钢支撑，弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等;弹簧一般是在交变应力下工作，常见的破坏形式是疲劳破坏，因此需要制备弹簧的材料必须具有高的屈服点和屈服比、弹性极限、抗疲劳性能，以保证弹簧有足够的弹性变形能力并能承受较大的载荷，同时好要求具有一定的塑性与韧性，一定的淬透性，不易脱碳及不易过热，但是现有的弹簧，在使用时耐磨性差，使用寿命短，易受环境的影响，耐腐蚀性差，制备成本高，研发一种能克服以上缺陷的螺旋弹簧成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高强度防腐蚀螺旋弹簧及其加工工艺，该加工工艺简单易行，制作成本低廉，制备出的螺旋弹簧具有良好的防腐蚀性及高强度，使用寿命长，降低了成本。
[0004]本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种高强度防腐蚀螺旋弹簧，包括;螺旋状的弹簧本体，弹簧本体由弹簧钢绕制而成，其中:
弹簧钢由Mg、Al、Mn、C、Nb、Cu、Sr、P、N、S、Zn、S1、Ca、T1、N1、B、V及稀土元素组成，其按质量百分比计包括以下成分:
Al:8-10%,Mn:1-3%,C:0.05-0.07%,Nb:0.02-0.04%,Cu:0.01-0.03%,Sr:2-5%,P:0.0002-0.005%,N:0.005-0.010%,S:0.0002-0.005%,Zn:10-12%,Si:1.5-1.8%,Ca:3-5%,T1:0.5-0.8%，N1:0.3-0.5%，B:2-4%，V:0.1-0.4%，稀土元素:0.5-0.8%，剩余为Mg；
稀土元素按质量百分比计包括以下成分:镧:5-8 %，铈:12-16%，镥:5-7%，钕:7-9%，钬:10-13%，铕:3-6%，其余镧系元素，以上镧系稀土各组分之和为100%。
[0005]本发明进一步限定的技术方案为:
前述高强度防腐蚀螺旋弹簧，弹簧本体由弹簧钢绕制而成，其中:
弹簧钢由Mg、Al、Mn、C、Nb、Cu、Sr、P、N、S、Zn、S1、Ca、T1、N1、B、V及稀土元素组成，其按质量百分比计包括以下成分:
Al:8%，Mn:1%，C:0.05%,Nb:0.02%,Cu:0.01%，Sr:2%，P:0.0002%，N:0.005%，S:0.0002%，Zn: 10%，S1: 1.5%，Ca: 3%，T1: 0.5%，N1: 0.3%，B: 2%，V: 0.1 %，稀土元素:0.5%，剩余为Mg ；
稀土元素按质量百分比计包括以下成分:镧:7%，铈:14%，镥:6%，钕:8%，钬:12%，铕:4%，其余镧系元素，以上镧系稀土各组分之和为100%ο
[0006]前述高强度防腐蚀螺旋弹簧，弹簧本体由弹簧钢绕制而成，其中:
弹簧钢由Mg、Al、Mn、C、Nb、Cu、Sr、P、N、S、Zn、S1、Ca、T1、N1、B、V及稀土元素组成，其按质量百分比计包括以下成分:
Al:10%,Mn:3%,C:0.07%,Nb:0.04%,Cu:0.03%,Sr:5%,P:0.005%,N:0.010%,S:0.005%,Zn: 12%，S1: 1.8%，Ca: 5%，T1:0.8%，N1:0.5%，B:4%，V:0.4%，稀土元素:0.8%，剩余为Mg；
稀土元素按质量百分比计包括以下成分:镧:5 %，铈:12%，镥:5%，钕:7%，钬:10%，铕:3%，其余镧系元素，以上镧系稀土各组分之和为100%ο
[0007]前述高强度防腐蚀螺旋弹簧，弹簧本体由弹簧钢绕制而成，其中:
弹簧钢由Mg、Al、Mn、C、Nb、Cu、Sr、P、N、S、Zn、S1、Ca、T1、N1、B、V及稀土元素组成，其按质量百分比计包括以下成分:
Al:9%，Mn:2%，C:0.06%，Nb:0.03%，Cu:0.02%，Sr:4%，Ρ:0.003%，Ν:0.008%，S:0.002%，Zn: 11%，S1: 1.6%，Ca:4%，T1:0.7%，N1:0.4，B: 3%，V:0.2%，稀土元素:0.7%，剩余为Mg；
稀土元素按质量百分比计包括以下成分:镧:8%，铈:16%，镥:7%，钕:9%，钬:13%，铕:6%，其余镧系元素，以上镧系稀土各组分之和为100%ο
[0008]本发明还设计一种高强度防腐蚀螺旋弹簧的加工工艺，该弹簧的具体加工工艺按以下步骤进行:
(1)开启熔炼炉预热20-30min，将上述化学成份作为原料加入，按照组分含量进行调配，将原料放置在石墨坩祸内，然后将装有原料的石墨坩祸放入预热好的熔炼炉中，同时通入SF6和C02混合保护气体；
在700-800°C下熔炼，待合金元素完全熔化后，搅拌10-15min，静置20_30min ；
将合金液浇入预热到200-300°C的金属模具中，得到弹簧本体铸锭；
(2)对制备得到的铸锭进行热处理工艺，具体操作如下:
a退火，将铸锭炉热至400-500°C时保温10-15min，然后炉冷却至200-300°C，随后打开炉门继续缓冷至100-150°C出炉空冷至室温；
b淬火，将步骤a中退火后的铸锭缓慢炉热至500-600°C并保温30-40h，再次炉热至600-650°C后用水喷淋快速冷却降温；
c回火，将经淬火后的铸锭在室温下再次入炉并炉热至200-250°C后保温10-15min后出炉经冷却工序冷却至室温；
冷却工序具体操作为:
采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2_4°C/s的冷却速率将铸锭水冷至150-190°C，然后空冷至100-140°C，再采用水冷以l_3°C/s的冷却速率将半成品水冷至50-80°C，最后空冷至室温；
(3)将热处理后的铸锭经车床去皮后得到弹簧本体成品，对弹簧本体成品逐个检查，剔除表面有缺陷的，将检验合格的即为最后的螺旋弹貪并最终入库。
[0009]本发明的有益效果是:
本发明中添加的V可以细化钢的晶粒，提高钢的强度和韧性及回火稳定性，产生二次硬化效应;P含量虽低但是能提高淬透性的作用极其显著;C的含量超过0.5%时，不仅塑性和韧性急剧下降，屈强比也大幅度降低，所以本发明中的C控制在0.5内，避免了上述问题的出现，热处理后得到低碳板条马氏体组织塑性、韧性特别的好，淬火后可自回火，加工性能好，价格便宜;本发明中的Si为1.5-1.8%时弹减抗力值最高，且基本稳定，超过2.0%的Si则开始下降。
[0010]回火后冷却，通过水冷与空冷结合的方法，先以较快的冷却速度水冷，然后进行空冷，最后再通过较慢的水冷冷却至室温，不仅可提弹簧本体的抗水蚀能力，而且可以使组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，保证了弹簧本体的抗腐蚀性能，起到了意想不到的技术效果。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
本实施例提供一种高强度防腐蚀螺旋弹簧，包括;螺旋状的弹簧本体，弹簧本体由弹簧钢绕制而成，其中:
弹簧钢由Mg、Al、Mn、C、Nb、Cu、Sr、P、N、S、Zn、S1、Ca、T1、N1、B、V及稀土元素组成，其按质量百分比计包括以下成分:
Al:8%，Mn:1%，C:0.05%,Nb:0.02%,Cu:0.01%，Sr:2%，P:0.0002%，N:0.005%，S:0.0002%，Zn: 10%，S1: 1.5%，Ca: 3%，T1: 0.5%，N1: 0.3%，B: 2%，V: 0.1 %，稀土元素:0.5%，剩余为Mg ；
稀土元素按质量百分比计包括以下成分:镧:7%，铈:14%，镥:6%，钕:8%，钬:12%，铕:4%，其余镧系元素，以上镧系稀土各组分之和为100%ο
[0012]实施例2
本实施例提供一种高强度防腐蚀螺旋弹簧，包括;螺旋状的弹簧本体，弹簧本体由弹簧钢绕制而成，其中:
弹簧钢由Mg、Al、Mn、C、Nb、Cu、Sr、P、N、S、Zn、S1、Ca、T1、N1、B、V及稀土元素组成，其按质量百分比计包括以下成分:
Al:10%,Mn:3%,C:0.07%,Nb:0.04%,Cu:0.03%,Sr:5%,P:0.005%,N:0.010%,S:0.005%,Zn: 12%，S1: 1.8%，Ca: 5%，T1:0.8%，N1:0.5%，B:4%，V:0.4