一种高强度高韧性压缩弹簧及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度高韧性的压缩弹簧及其制备方法，所述弹簧钢由以下重量份的元素组成:C 0.45?0.75％，Mn 0.9?1.3％，Si0.76?1.3％，Zr4.2?5％，Mo 0.31?0.4％，B 0.0031?0.0049％，W 0.05?0.2％，Nb 0.005?0.008％，RE 0.12?0.18％，其余为Fe和不可避免的杂质，本发明通过合理调节各元素的比例，改善了弹簧的加工性能，使弹簧的强度提高了10?12％、寿命提高了15?18％，适合正在负载情况下的正常工作，且制备工艺流程少，消耗时间短。
【专利说明】
一种高强度高韧性压缩弹簧及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及弹簧加工技术领域，具体涉及一种高强度高韧性压缩弹簧及其制备方法。【背景技术】
[0002]弹簧是机械和电子行业中广泛使用的一种弹性元件，弹簧在受载时能产生较大的弹性变形，把机械功或动能转化为变形能，而卸载后弹簧的变形消失并回复原状，将变形能转化为机械功或动能。在汽车行驶过程中，弹簧承受高频往复压缩运动，起着缓冲和减震作用，其质量好坏，对车辆平稳性、安全性起着至关重要的作用，此外，弹簧还担负起传递所有各向的力和力矩，决定车轮运动的轨迹，起导向的作用，因此，应具有高强度、高韧性以及优良的淬透性。现有用于车辆弹簧生产的钢材料无法满足高强度弹簧的生产需求，而高强度弹簧钢对表面缺陷极度敏感，容易在腐蚀性气体环境下出现氢脆而断裂，寿命较短。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有高强度、高韧性的压缩弹簧。
[0004]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0005]—种高强度、高韧性弹簧，由以下重量份的元素组成:(:0.45-0.75%^110.9-1.3%,Si 0.76-1.3%,Zr 4.2-5%,Mo 0.31-0.4%,B 0.0031-0.0049% ,W0.05-0.2% ,Nb 0.005-0.008%，RE 0.12-0.18%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0006]优选的，所述高强度、高韧性弹簧，由以下重量份的元素组成:C 0.55-0.65%，Mn 0.98-1.25%,Si 0.88-1.28%,Zr 4.5-4.8%,Mo 0.33-0.38%,B 0.0031-0.0049 % ,ff 0.05-0.2%，Nb 0.005-0.008%，RE 0.12-0.18%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0007]优选的，RE 为稀土元素 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y 的一种或多种。
[0008]所述高韧性高韧性压缩弹簧的制备方法，包括以下步骤:
[0009](1)卷制:按配比生产出弹簧钢丝，并将弹簧钢丝卷制成弹簧；
[0010](2)淬火:将弹簧置于加热炉中加热至951-960°c保温30分钟，再将弹簧置于盐浴中保温20分钟；
[0011](3)中温回火:将弹簧在460-470°C回火1小时；
[0012]⑷组合喷丸；
[0013](5)预压；[〇〇14](6)表面防腐:将弹簧镀锌、钝化。[〇〇15]本发明的有益效果，本发明中RE为未分离的混合稀土，它价格便宜，能提高弹簧的冲击韧性、抗氧化性和抗腐蚀性且有良好的脱氧去硫作用;Nb能提高弹簧的屈服强度和冲击韧性，可以固定弹簧中的碳，；W能缓解碳化物的聚集，保持较高的高温强度，还可以增加淬透性和硬度;B主要增加弹簧的淬透性;Si能提高弹簧的弹性极限、屈服强度和屈服比，以及疲劳强度和疲劳比；喷丸时先用较大直径丸球去除残余压应力，再使用小球丸对表面光洁度进行修复，预压能避免弹簧在使用出现塑性变形，最后对弹簧进行表面处理，减缓弹簧的腐蚀，从而大大提高了弹簧的使用寿命;本发明通过合理调节各元素的比例，改善了弹簧的加工性能，使弹簧的强度提高了 10-12%、寿命提高了 12倍，适合负载情况下的正常工作，制备工艺流程少，消耗时间短。
【具体实施方式】
[0016]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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0017]实施例1:
[0018]一种高强度、高韧性弹簧，由以下重量份的元素组成，C 0.45%,Mn 0.98%,Si1.28% ,Zr 4.5% ,Mo 0.38% ,B 0.0031 % ,W0.1 % ,Nb 0.008% ,RE 0.16%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0019]所述高韧性高韧性压缩弹簧的制备方法，包括以下步骤:
[0020](I)按配比生产出弹簧钢丝，并将弹簧钢丝卷制成弹簧；
[0021](2)淬火:将弹簧置于加热炉中加热至950-960°C保温15分钟，再将弹簧置于盐浴中停留4分钟，取出空冷；
[0022](3)中温回火:将弹簧在460_470°C回火25分钟；
[0023](4)喷丸；
[0024](5)预压；
[0025 ] (6)表面防腐:将弹簧镀锌、钝化。
[0026]实施例2:
[0027]一种高强度、高韧性弹簧，由以下重量份的元素组成，C 0.55%，Mn 1.25%,Si
0.88% ,Zr 5% ,Mo 0.33% ,B 0.0049% ,W 0.2% ,Nb 0.007% ,RE 0.18%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0028]高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
[0029]实施例3:
[0030]一种高强度、高韧性弹簧，由以下重量份的元素组成，C 0.65%,Mn 1.3%，Si1.3%,Zr 4.2% ,Mo 0.31% ,B 0.0041% ,W 0.15%,Nb 0.006% ,RE 0.12%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0031 ]高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
[0032]实施例4:
[0033]一种高强度、高韧性弹簧，由以下重量份的元素组成，C 0.75%,Mn 0.9%，Si
0.76% ,Zr 4.8% ,Mo 0.4% ,B 0.00351% ,W0.05% ,Nb 0.005% ,RE 0.14%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0034]高韧性弹簧的制备方法同实施例1。
[0035]综上，本发明实施例具有如下有益效果:本发明通过合理调节各元素的比例，改善了弹簧的加工性能，使弹簧的强度提高了 10-12%、寿命提高了 15-18%，适合正在负载情况下的正常工作，且制备工艺流程少，消耗时间短。
[0036]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0037]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。
【主权项】
1.一种高强度高韧性压缩弹簧，其特征在于，由以下重量份的元素组成:C 0.45-0.75% ,Mn 0.96-1.15% ,Si 0.81-1.19% ,Zr 4.2-5% ,Mo 0.31-0.4% ,B 0.0031-0.0049%，W 0.05-0.2%，混合稀土元素0.005-0.15%，其余为Fe和不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的高强度高韧性压缩弹簧，其特征在于，由以下重量份的元素组成:C 0.55-0.65% ,Mn 0.98-1.25% ,Si 0.88-1.28% ,Zr 4.5-4.8% ,Mo 0.33-0.38% ,B0.0031-0.0049%,W 0.05-0.2%,Nb 0.005-0.008% ,RE 0.12-0.18%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。3.如权利要求1所述的一种高强度高韧性压缩弹簧，其特征在于，所述RE为稀土元素1^、06、？1'、副、？111、3111411、6(1、1'13、07、!10 41'、1'111、￥13、1^1、3(3、￥的一种或多种。4.如权利要求1-3任一所述的高强度高韧性压缩弹簧的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)卷制:按配比生产出弹簧钢丝，并将弹簧钢丝卷制成弹簧； (2)淬火:将弹簧置于加热炉中加热至951-960°C保温30分钟，再将弹簧置于盐浴中冷却至200 °C保温20分钟； (3)中温回火:将弹簧在360-3800C回火25分钟； (4)组合喷丸； (5)预压; (6)表面防腐:将弹簧镀锌、钝化。
【文档编号】C21D1/18GK105970096SQ201610530435
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】余昌国, 余志强
【申请人】安徽红桥金属制造有限公司