一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料及其制备方法

1.本发明涉及一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料及其制备方法，属于金属材料学领域。


背景技术：

2.不锈钢弹簧以其优良的耐腐蚀性能在弹簧市场中占据重要位置，在不 锈钢弹簧中，市场需求量最大的是304h不锈钢弹簧，304h不锈钢弹簧以 其优良的耐腐蚀性能、较低的成本及优良的加工性能被大量使用在民用及 工业领域，随着市场要求的越来越高，除耐腐蚀性能以外，304h不锈钢弹 簧的疲劳性能被市场重视，汽车用φ2.6mm规格304h压簧，要求弹簧疲劳 测试可达到10万次以上，但目前我国生产的304h盘条在经过拉丝绕簧处 理后均无法达到该要求。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明为了解决现有技术中的不足，提供一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料。
4.技术方案：本发明所述的一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料，包括如下质量比的化学成分：c 0.074-0.082％，mn 1.0-1.4％，cr 17.8-18.0％，ni 8.9-9.1％，mo 0.25-0.29％，cu 0.25-0.35％，n 0.035-0.045％，co 0.25-0.55%。
5.进一步的，包括如下质量比的化学成分：c 0.075-0.080％，mn 1.1-1.3％，cr 17.8-17.9％，ni 8.9-9.0％，mo 0.25-0.28％，cu 0.26-0.34％，n 0.036-0.042％，co 0.28-0.52%。
6.进一步的，包括如下质量比的化学成分：c 0.078％，mn 1.2％，cr 17.88％，ni 8.93％，mo 0.27％，cu 0.33％，n 0.039％，co 0.36%。
7.本发明还公开了上述一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料的制备方法：将弹簧原料依次进行电炉
→
氩氧精炼炉
→
钢包精炼炉
→
连铸
→
钢坯表 面修模制备出180
×
180mm连铸坯，热轧制备出φ5.5mm黑盘条
→
砂光， 拉丝
→
绕簧
→
回火制备成φ2.6mm规格304h压簧。
8.进一步的，在钢包精练炉冶炼过程中控制弱搅拌时间，使b类大规格夹杂物充分上浮排除，弱搅拌时间控制在40分钟以上。
9.进一步的，黑盘条用砂光代替酸洗，砂光工艺为8道次200目砂纸处理一遍，再用8道次500目砂纸处理一遍，再用8道次1000目砂纸处理一遍，最后用8道次2000目砂纸处理一遍，处理速率均为0.5m/s。
10.进一步的，拉丝处理工艺为砂光后的盘条冷拉
→
φ5.0mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ3.5mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ2.6mm。
11.进一步的，在每次固熔前用超声波清洗器对钢丝清洗2min，清洗钢丝表面参与拉丝粉，防治固熔过程中发生渗碳问题。
12.有益效果：本发明通过调整304h不锈钢cr、ni、cu等化学成分，并 加入微量co元素，将热轧黑盘条酸洗工艺用砂光工艺替代，拉丝工艺上 采用多次拉丝多次固熔的方式，在固熔前对盘条表面进行超声波清洗处理， 通过以上特殊处理，保证φ2.6mm规格304h压簧疲劳测试可达到10万次 以上。
具体实施方式
13.下面将结合实施例对本发明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做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。
14.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、
ꢀ“
右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于方位或位置关系，仅是 为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明 的限制。
15.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
16.实施例1一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料，包括如下质量比的化学成分：c 0.075％，mn 1.2％，cr 17.86％，ni 8.95％，mo 0.27％，cu 0.30％，n 0.037％，co 0.25%。
17.工艺流程为：将弹簧原料依次进行电炉
→
氩氧精炼炉
→
钢包精炼炉
→ꢀ
连铸
→
钢坯表面修模制备出180
×
180mm连铸坯，热轧制备出φ5.5mm黑 盘条
→
砂光，拉丝
→
绕簧
→
回火制备成φ2.6mm规格304h压簧。
18.其中工艺特殊控制点如下。
19.1、在钢包精练炉冶炼过程中控制弱搅拌时间，使b类大规格（≥1.5级）夹杂物充分上浮排除，弱搅拌时间控制在40分钟以上；2、黑盘条用砂光代替酸洗，砂光工艺为8道次200目砂纸处理一遍，再用8道次500目砂纸处理一遍，再用8道次1000目砂纸处理一遍，最后用8道次2000目砂纸处理一遍，处理速率均为0.5m/s；3、拉丝处理工艺为砂光后的盘条冷拉
→
φ5.0mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ3.5mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ2.6mm。
20.4、在每次固熔前用超声波清洗器对钢丝清洗2min。
21.实施例2一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料，包括如下质量比的化学成分：
c 0.074％，mn 1.3％，cr 17.90％，ni 8.91％，mo 0.29％，cu 0.29％，n 0.041％，co 0.3%。
22.工艺流程为：将弹簧原料依次进行电炉
→
氩氧精炼炉
→
钢包精炼炉
→ꢀ
连铸
→
钢坯表面修模制备出180
×
180mm连铸坯，热轧制备出φ5.5mm黑 盘条
→
砂光，拉丝
→
绕簧
→
回火制备成φ2.6mm规格304h压簧。
23.其中工艺特殊控制点如下。
24.1、在钢包精练炉冶炼过程中控制弱搅拌时间，使b类大规格（≥1.5级）夹杂物充分上浮排除，弱搅拌时间控制在40分钟以上；2、黑盘条用砂光代替酸洗，砂光工艺为8道次200目砂纸处理一遍，再用8道次500目砂纸处理一遍，再用8道次1000目砂纸处理一遍，最后用8道次2000目砂纸处理一遍，处理速率均为0.5m/s；3、拉丝处理工艺为砂光后的盘条冷拉
→
φ5.0mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ3.5mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ2.6mm。
25.4、在每次固熔前用超声波清洗器对钢丝清洗2min。
26.实施例3一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料，包括如下质量比的化学成分：c 0.078％，mn 1.2％，cr 17.88％，ni 8.93％，mo 0.27％，cu 0.33％，n 0.039％，co 0.38%。
27.工艺流程为：将弹簧原料依次进行电炉
→
氩氧精炼炉
→
钢包精炼炉
→ꢀ
连铸
→
钢坯表面修模制备出180
×
180mm连铸坯，热轧制备出φ5.5mm黑 盘条
→
砂光，拉丝
→
绕簧
→
回火制备成φ2.6mm规格304h压簧。
28.其中工艺特殊控制点如下。
29.1、在钢包精练炉冶炼过程中控制弱搅拌时间，使b类大规格（≥1.5级）夹杂物充分上浮排除，弱搅拌时间控制在40分钟以上；2、黑盘条用砂光代替酸洗，砂光工艺为8道次200目砂纸处理一遍，再用8道次500目砂纸处理一遍，再用8道次1000目砂纸处理一遍，最后用8道次2000目砂纸处理一遍，处理速率均为0.5m/s；3、拉丝处理工艺为砂光后的盘条冷拉
→
φ5.0mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ3.5mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ2.6mm。
30.4、在每次固熔前用超声波清洗器对钢丝清洗2min。
31.实施例4一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料，包括如下质量比的化学成分：c 0.081％，mn 1.4％，cr 17.95％，ni 8.96％，mo 0.8％，cu 0.26％，n 0.043％，co 0.42%。
32.工艺流程为：工艺流程为：将弹簧原料依次进行电炉
→
氩氧精炼炉
→ꢀ
钢包精炼炉
→
连铸
→
钢坯表面修模制备出180
×
180mm连铸坯，热轧制备出 φ5.5mm黑盘条
→
砂光，拉丝
→
绕簧
→
回火制备成φ2.6mm规格304h压簧。
33.其中工艺特殊控制点如下。
34.1、在钢包精练炉冶炼过程中控制弱搅拌时间，使b类大规格（≥1.5级）夹杂物充分
上浮排除，弱搅拌时间控制在40分钟以上；2、黑盘条用砂光代替酸洗，砂光工艺为8道次200目砂纸处理一遍，再用8道次500目砂纸处理一遍，再用8道次1000目砂纸处理一遍，最后用8道次2000目砂纸处理一遍，处理速率均为0.5m/s；3、拉丝处理工艺为砂光后的盘条冷拉
→
φ5.0mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ3.5mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ2.6mm。
35.4、在每次固熔前用超声波清洗器对钢丝清洗2min。
36.实施例5一种高疲劳性能的不锈钢弹簧材料，包括如下质量比的化学成分：c 0.080％，mn 1.3％，cr 17.99％，ni 9.0％，mo 0.25％，cu 0.34％，n 0.044％，co 0.55%。
37.工艺流程为：工艺流程为：将弹簧原料依次进行电炉
→
氩氧精炼炉
→ꢀ
钢包精炼炉
→
连铸
→
钢坯表面修模制备出180
×
180mm连铸坯，热轧制备出 φ5.5mm黑盘条
→
砂光，拉丝
→
绕簧
→
回火制备成φ2.6mm规格304h压簧。
38.其中工艺特殊控制点如下。
39.1、在钢包精练炉冶炼过程中控制弱搅拌时间，使b类大规格（≥1.5级）夹杂物充分上浮排除，弱搅拌时间控制在40分钟以上；2、黑盘条用砂光代替酸洗，砂光工艺为8道次200目砂纸处理一遍，再用8道次500目砂纸处理一遍，再用8道次1000目砂纸处理一遍，最后用8道次2000目砂纸处理一遍，处理速率均为0.5m/s；3、拉丝处理工艺为砂光后的盘条冷拉
→
φ5.0mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ3.5mm，再1050℃固熔10min，再拉丝
→
φ2.6mm。
40.4、在每次固熔前用超声波清洗器对钢丝清洗2min。
41.对上述各个实施例每个成分取样进行疲劳测试，具体测试数据如表1所示。
42.表1：样品疲劳测试性能通过测试数据来看，该成分下弹簧均满足汽车用φ2.6mm 304h压簧疲 劳测试10万次以上的要求。
43.本发明通过调整304h不锈钢cr、ni、cu等化学成分，并加入微量co元素，将热轧黑盘条酸洗工艺用砂光工艺替代，拉丝工艺上采用多次拉丝多次固熔的方式，在固熔前对盘条表面进行超声波清洗处理，通过以上特殊处理，保证
ɸ
2.6mm规格304h压簧疲劳测试可达到10万次以上。
44.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽
然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。