专利名称：一种钢板弹簧的淬火工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢板弹簧的淬火工艺，该工艺特别适用于对汽车用中高碳Si-Mn 系板簧材料进行淬火，属于金属材料热处理加工技术领域。
背景技术：
钢板弹簧，尤其是汽车钢板板簧是各种载重汽车、机车上的重要零部件，它一般在冲击、振动或长期均勻的周期改变应力的条件下工作。因此，汽车钢板弹簧必须具备足够高的弹性变形能力、良好的表面质量、优良的疲劳性能、塑性和韧性。其力学性能在材料质量保证的前提下取决于热处理工艺。在材料的热处理过程中，即淬火和回火过程中，需要加热到很高的温度，并且保温一定的时间，每批产品需要燃烧大量的燃料或者耗费大量的电量， 这样不仅消耗能源，造成产品成本的增加，同时加热过程中产生的废气对环境也会产生不利影响。
发明内容
为克服弹簧钢板现有淬火处理工艺能耗大、成本高的不足，本发明提供了一种钢板 弹簧的淬火工艺，该工艺在保证，甚至有效提升产品性能的同时，与现有技术相比减少了能量的损耗，节约了能源。本发明解决其技术问题的技术方案是采用如下钢板弹簧的淬火工艺步骤将钢板弹簧置于加热炉中加热至930 950°C预热12 18分钟，然后继续加热至1020 1065°C， 并在该温度下保温12 18分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。且在本发明中所述钢板弹簧的材料为中碳Si-Mn系板簧材料或高碳Si-Mn系板簧材料。且钢板弹簧的材料内添加有V、Cr和/或B元素。而且对于不同板厚的钢板弹簧，工艺条件有所不同。钢板弹簧的板厚小于10毫米时，于加热炉中加热至930 950°C预热12 15分钟，然后继续加热至1020 1045°C，并在该温度下保温12 15分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。钢板弹簧的板厚在10 20毫米时，于加热炉中加热至930 950°C预热13 16分钟，然后继续加热至1035 1055°C，并在该温度下保温13 16分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。钢板弹簧的板厚大于20毫米时，于加热炉中加热至930 950°C预热15 18分钟，然后继续加热至 1045 1065°C，并在该温度下保温15 18分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中浮火。由上述技术方案可知，本发明提供的钢板弹簧淬火工艺是先将钢板弹簧加热至 930 950°C预热12 18分钟，然后继续加热至1020 1065°C，并在该温度下保温12 18分钟，与现有技术相比，在提高淬火温度的同时缩短保温时间，一方面降低了能量的消耗，节约能源，另一方面又有效抑制了板材晶粒在较高淬火温度下的长大倾向，获得与原来热处理工艺加工下相当，甚至更好的组织特征。此外，由于60Si2Mn等中高碳Si-Mn系材料在加热过程中表面脱碳现象严重，加热保温时间的缩短还可以有效降低板簧表面脱碳倾向，提高板簧的疲劳性能。且本发明提供的钢板弹簧淬火工艺主要是针对60Si2Mn等中高碳Si-Mn系板簧材料的淬火工艺，主要是通过提高奥氏体化温度，缩短淬火保温时间，以达到节省能源，降低成本的目的。而且淬火加热温度的选择是以得到均勻细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织，因此该工艺能保证，甚至适当提高板簧的使用性能的同时，有效降低能源损耗，提高生产效率。本发明中还在钢板弹簧用钢中通过添加V、Cr和/或B来提高淬透性，细化晶粒，提高板簧的硬度以及抗疲劳性能。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是在不同加热温度下保温35min的钢板弹簧金相显微组织图。图2是在同一加热温度不同保温时间下的钢板弹簧金相显微组织图。
具体实施例方式实施例1添加V、Cr和B的60Si2Mn钢板弹簧，板厚9毫米，将钢板弹簧置于加热炉中加热至930°C预热14分钟，然后继续加热至1030°C，并在该温度下保温14分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。经测试，所得产品疲劳寿命> 18万次。实施例260Si2Mn钢板弹簧，板厚15毫米，将钢板弹簧置于加热炉中加热至940°C预热15 分钟，然后继续加热至1040°C，并在该温度下保温15分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。经测试，所得产品疲劳寿命> 18万次。实施例3添加V、Cr和B的60Si2Mn钢板弹簧，板厚25毫米，将钢板弹簧置于加热炉中加热至950°C预热17分钟，然后继续加热至1050°C，并在该温度下保温17分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。经测试，所得产品疲劳寿命> 18万次。中高碳Si-Mn系合金钢的淬火处理主要是保证板簧在热处理过程中充分奥氏体化，使合金元素能够融入奥氏体中，强化基体。本发明通过同时控制加热温度和保温时间来控制奥氏体晶粒的大小。图1体现的是不同奥氏化温度下，保温35分钟板簧材料显微组织的变化，其中图1(a)为910°C时的显微组织、图1(b)为960°C时的显微组织、图1(c)为 1035°C时的显微组织。从图1中可以看出，随着加热温度的升高，晶粒有一定的长大，但是长大幅度不是很大。图2体现的是同温不同保温时间下，钢板弹簧材料显微组织的变化，其中图2 (a)为保温50分钟时的显微组织、图2 (b)为保温35分钟时的显微组织、图2 (c)为保温20分钟时的显微组织。从图2中可以看出，随着保温时间的加长，晶粒有所长大，但在时间加长到50分钟后，晶粒会出现长大现象，但长大幅度已不明显。由此可知加热温度低时保温时间影响较小；加热温度高时保温时间的影响开始较大，但随时间加长到50分钟后影响减弱。因此加热温度高时，保温时间应当缩短，才能保证得到细小的奥氏体晶粒。本发明将板簧的加热过程分为两阶段，先加热至930 950°C预热12 18分钟，然后继续加热至1020 1065°C，并在该温度下保温12 18分钟，淬火温度由现有技术中的920 ±10°C提高到1020 1065°C，而整个加热保温时间缩短约10分钟。经试验证明，采用本发明提供的淬火工艺生产的汽车钢板弹簧，疲劳寿命> 18万次，高于传统工艺生产的汽车钢板弹簧的疲劳寿命(12万次)，刚度及永久变形均达到标准要求。具备节能性，在大规模生 产条件下，节能效果显著。对于燃油加热炉来说，平均每吨板簧可节约柴油约10. 75kg，节能25%。
权利要求
1.一种钢板弹簧的淬火工艺，其特征是采用如下步骤将钢板弹簧置于加热炉中加热至930 950°C预热12 18分钟，然后继续加热至1020 1065°C，并在该温度下保温12 18分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。
2.根据权利要求1所述的钢板弹簧的淬火工艺，其特征是钢板弹簧的材料为中碳 Si-Mn系板簧材料或高碳Si-Mn系板簧材料。
3.根据权利要求1或2所述的钢板弹簧的淬火工艺，其特征是钢板弹簧的材料内添加有V、Cr和/或B元素。
4.根据权利要求1所述的钢板弹簧的淬火工艺，其特征是钢板弹簧的板厚小于10毫米时，于加热炉中加热至930 950°C预热12 15分钟，然后继续加热至1020 1045°C， 并在该温度下保温12 15分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。
5.根据权利要求1所述的钢板弹簧的淬火工艺，其特征是钢板弹簧的板厚在10 20毫米时，于加热炉中加热至930 950°C预热13 16分钟，然后继续加热至1035 1055°C，并在该温度下保温13 16分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。
6.据权利要求1所述的钢板弹簧的淬火工艺，其特征是钢板弹簧的板厚大于20毫米时，于加热炉中加热至930 950°C预热15 18分钟，然后继续加热至1045 1065°C，并在该温度下保温15 18分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。
全文摘要
本发明提供的钢板弹簧的淬火工艺是将钢板弹簧置于加热炉中加热至930～950℃预热12～18分钟，然后继续加热至1020～1065℃，并在该温度下保温12～18分钟，再将钢板弹簧置于淬火液中淬火。该淬火工艺不仅能提高钢板弹簧的疲劳寿命，而且能降低产品生产能耗，提高生产效率。
文档编号C21D9/02GK102242247SQ20101017169
公开日2011年11月16日 申请日期2010年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者伍水华, 吴礼林, 熊金来, 郑君红 申请人:湖北神风汽车弹簧有限公司