60Si2Mn弹簧钢热处理工艺与性能的关系
作者：程尔泽
作者机构：江苏春兰机械制造有限公司
来源：理化检验：物理分册
ISSN：1001-4012
年：1997
卷：033
期：003
页码：24,30
页数：2
中图分类：TG161
正文语种：CHI
关键词：热处理;抗拉强度;疲劳极限;弹簧钢
摘要：研究了不同热处理工艺对６０Ｓｉ２Ｍｎ钢力学性能的影响，从中选择最佳的热处理工艺，使其得到良好的综合力学性能，为设计，选材，生产实践提供了证据。
金属材料热处理及其应用(一)---基本常识 金属材料热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显着的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 金属材料热处理的工艺 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。 加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：65Si2MnW A弹簧钢的热处理工艺设计学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业： 20 XX级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程一班 指导教师： X X 职称：讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
摘要 本课设计了65Si2MnWA弹簧钢的热处理工艺设计。其主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（去应力退火）、渗碳、油淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。65Si2MnWA弹簧钢是热轧弹簧钢中合金弹簧钢的一种，钢中含碳量增加能有效的提高冷变形强化或马氏体相变强化效果，获得较高的强度和弹性极限，这是碳素弹簧钢的主要优点。但是，碳素弹簧钢的淬透性小，抗应力松弛性能不够好、耐蚀性差和弹性模量温度系数较大，只能用于制造截面积较小、工作温度不高的弹簧。为了改善上述性能，在钢中加入Si、Mn、Cr、Ni、V、W、Nb及B等合金元素制成合金弹簧钢。 关键词：65Si2MnWA弹簧钢，去应力退火，淬火，低温回火
目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2设计的技术要求 (1) 2、设计方案 (2) 2.1 65Si2MnWA弹簧钢设计的分析 (2) 2.1.1工作条件 (2) 2.1.2失效形式 (2) 2.1.3性能要求 (2) 2.2钢种材料 (3) 3、设计说明 (4) 3.1加工工艺流程 (4) 3.2具体热处理工艺 (4) 3.2.1预备热处理工艺 (5) 3.2.2机械加工 (5) 3.2.3渗碳工艺 (5) 3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (6) 4、质量检验项目 (7) 5、分析与讨论 (8) 6、结束语 (9) 7、热处理工艺卡片 (10) 参考文献 (11)
金属材料 一、金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料。 二、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铸铁等。 1、钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。生铁含碳量大于2％ 2、把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。 三、有色金属材料 有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 金属材料在各种外力作用下所表现出來的性能称为机械性能。金属的机械性能主要包括:強度、塑性、硬度、韧性及疲劳強度等。 1.強度: 強度是金属材料在靜载荷作用下，抵抗变形和破断的能力。 A.弹性极限 : 材料在外力作用下只产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，符号σe。 B.屈服极限 : 材料产生屈服现象时的应力称为屈服极限或屈服強度,符号σS。 C.抗拉強度: 材料在拉断前所能承受的最大应力为抗拉強度或強度极限，符号σb。 2.塑性: 金属材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性。延伸率 (δ)和断面收缩率(ψ)是衡量金属材料塑性的指标。 3. 冲击韧性: 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。 4.疲劳強度: 疲劳強度又称疲劳极限。減少零件的应力集中，改善零件表面质量及使零件表面保留压应力均能有效地提高零件的疲劳強度。 5.硬度: 硬度即指材料抵抗局部变形，特別是塑性变形、压痕或划痕的能力，它是各种零件和工具必须具备的性能指标之一，也是热处理主要的质量检验标准。
一．化学热处理工艺及应用 除渗碳、渗氮外，渗金属主要有渗Al、Cr、V、Si、B、S等金属和非金属。下面简单介绍。 1.渗铬 适用于各种钢制件的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化能力。 渗后硬度：低碳钢为200~250HV；高碳钢为1250~1300HV。 渗层深度：一般为0.10~0.30mm。 渗层金相组织：低碳钢50%左右铬在铁素体中的固溶体；高碳钢由铬的碳化物（Cr7C3）、（CrFe）7C3组成。 渗铬方法：固、液、气体渗，还有真空渗等。 固体法：将以下配方研成粒度小于50目（约0.297mm）粉末，然后装箱进行。 配方1：50%~55%铬铁粉末+40~50%氧化铝+2~3%氯化铵。 配方2：60%~65%铬铁粉末+30~35%耐火土+3~4%氯化铵。 装炉温度为800~850℃，保温1～1.5h后升温到1000～1050℃.。保温12～15h（视层深要求而定）。然后随炉冷却600～700℃出炉空冷即可。 液体法：采用70%氯化钡+30%氯化钠为基盐。将金属铬或铬铁粉末经盐酸处理后放入基盐中，加热到1000～1050℃保温1.0～1.5h即开始渗，同时应不间断地用惰 性气体或还原气体保盐浴表面不被氧化。 气体法：利用干净铬块+氯化铵+氢气，在950～1100℃通入氯化铜蒸汽进行。渗铬后的处理：在一定载荷下工作并要求一定的强度的零件，渗铬后正火处理可细化晶 粒，提高基体强度和韧性，淬火和回火处理可根据需要调整基体的性能。 2、渗B 渗硼是指将工件放在一定比例的含硼介质中加热。 适用范围：提高各种钢、铸铁和粉末冶金等材料制作的工件耐磨性。 渗后硬度：900~1200H V0.1以上。 金相组织：为致密的单相Fe2B。
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响 预习报告 姓名：崔立莹 班级：材科1202 学号：41230179 2015年11月
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响 一、实验目的 1. 了解热处理设备和几种热处理工艺的实际操作。 2. 了解材料成分、热处理工艺、组织和性能之间的关系。 3. 培养学生综合运用所学热处理理论知识和实验技术独立分析和解决实际问题的能力。 二、实验材料与设备 1. 45（Ф15mm）、40CrNi（Ф13mm）和T8（Ф16mm）钢试样 2. 箱式加热炉 3. 硬度计 4. 金相显微镜以及数码照相系统 5. 磨光机及金相砂纸 6. 抛光机及抛光液 7. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等 三、实验内容及要求 本实验采用的钢材有40、40CrNi和T8三种，对于每一种钢材，要求得到如下组织： 全班分三组，每组选一种钢材，每人选一种组织进行以下实验： 1. 根据所选钢种和组织，综合运用所学的热处理知识，制定合理的（或能得到
所要求显微组织的）热处理工艺； 2. 按照制定的热处理工艺对钢进行热处理； 3. 测定热处理后钢材的性能(硬度、T8钢可作拉伸和冲击实验)； 4. 制备金相试样，观察组织并记录(照相)； 5. 总结并讨论实验结果。 本实验要求： 1. 每位同学均要首先根据实验总学时和实验要求制定实验方案（包括实验时间的具体安排）。注意本综合性实验为团队性实验，每位同学均无法单独完成，制定方案和时间安排时要与其他同学协调好； 2．在每个同学根据所选钢种和组织制定相应热处理工艺的基础上，以组为单位讨论并协调热处理方案； 3. 按照方案进行热处理、性能测定、组织观察与记录； 4. 以组为单位分析和总结实验结果，然后再以班为单位分析和总结实验结果。 四、实验准备内容 1、箱式电阻炉 箱式电阻炉主要由炉体和控制箱两大部分组成。炉体由炉架和炉壳、炉衬、炉门、电热元件以及炉门提升机构等组成，电热元件多布置在两侧墙和炉底。[1]图1中给出了炉体结构示意图，控制箱在炉体一侧。 图1 箱式电阻炉炉体示意图 1-底座;2-观察孔;3-炉门;4一热电偶;5-炉壳; 6-电热元件;7--耐火材料;8-保温材料;9-炉架箱式电阻炉一般工作在自然气氛条件下，多为内加热工作方式，采用耐火材料和保温材料做炉衬。用于对工件进行正火、退火、淬火等热处理及其他加热用
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021版热处理工艺在模具制造 过程中的应用 Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
2021版热处理工艺在模具制造过程中的应 用 现代工业的快速发展离不开模具，模具被广泛用于航空航天、船舶等各个行业，对制造业影响巨大，特别是对生产金属制品行业，工厂需要采用热处理技术，利用模具制造出高质量产品。 模具是一种制造用的模型，模具的制造程序可以分为多种类型的机械制造和热制造两道程序，众多类型程序中都用到了热处理技术，可以说热处理被应用在模具制作的整个过程，对模具进行加热处理可以增强模具的性能。采用同种结构的模具材料和结构及相同的客观条件，运用了热处理就能使模具的材料得到充分利用，且能够增加模具的使用时间。如果应用不正确的热处理方式，不仅不能弥补原有的材料缺陷，还会使缺陷加大，进而导致整个模具的变形，所以，热处理技术对模具的制造起着重要的作用。本文将讲述热处
理技术的含义，热处理技术对模具的制造的重要意义及热处理技术在模具的制造中的应用进行论述。 热处理技术的含义 热处理是通过把某些金属在特定环境下进行加热、保持恒温，然后冷却等一系列方法，从而是金属表面或内在结构发生变化，进而达到改变性能的技术。模具热处理大致分为模具制作前的热处理、最后热处理和表面修整处理。前期热处理为后期成品热处理打下基础，为提高模具产品的加工性能做准备；最后热处理是对模具进行回火处理来加大模具的强度、硬度和韧度；对模具的表面修整处理是通过对模具施加某些化学和物理作用改善模具性能，进而达到模具表面更加完好。热处理的手段包括退火、正火和淬火。退火依据不同材料应用不等的时间，慢慢冷却产品，使其接近金属的内部组织，取得良好的性能。正火是加热工件后使其在空中冷却，通过正火达到的内部组织更细腻，因此，正火经常用来改善工料削割性能。淬火是把工件在油、水等某些物质介质力冷却，冷却耗时短，淬火和回火经常结合一起使用。
S i M n弹簧钢的热处理工 艺 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺 目录 1 选材论证 弹簧刚定义 弹簧钢分类 截面硬度分部曲线 2 材料选择 给定条件 技术要求 材料的选择 材料合金元素的分析 3 设计说明书 工艺流程 原材料检验 预备热处理 淬火加中温回火 去应力退火 交验 工装图 4 技术文件 真空炉设备的简介及操作规程
工艺守则 金相组织检验规程 常用炉型的选择 5 参考文献 摘要 通用合金弹簧钢是用途最广、最重要的弹簧材料.分析了标准合金弹簧钢的合金化特点及常用合金系列.标准合金弹簧钢使用的合金元素不够广泛,合金系列比较简单,未能充分利用多元合金化的效应.分析和研究了弹簧钢合金化的最新发展趋势.其特点是在更广泛和深入地研究合金元素作用、合金系列及合金化理论的基础上,扩大了合金元素的使用范围,特别是使用了很多以前未曾用过的微量合金元素,发展了大量多元(甚至七元或更多)合金系列,充分利用合金元素的复合合金化效果,明显改善了弹簧钢的性能 关键词：弹簧合金钢热处理 1选材论证 1.1弹簧钢定义： 弹簧钢是指由于在淬火和回火状态下的弹性，而专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。 弹簧钢应具有优良的综合性能，如力学性能 (特别是弹性极限、弹性极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。为
热处理工艺的特点 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 热处理的发展史 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体（诸如氢气、煤气、一氧化碳等）进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写：赵贵波 审核： 批准： 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月
目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29
弹簧钢热处理工艺方法有哪些？ 答：弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧，在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法①退火与正火处理：球化退火和软化退火处理，硬度在225HBS。退火工艺见表6-4。表6-4 弹簧钢退火工艺序号钢号临界温度/℃退火正火Ac1/Ar1Ac3/Ar3Ms温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB温度/℃ 冷却介质硬度要求/HB 165727 /769752/730 答：弹簧有热成型弹簧和冷成型弹簧，在成型之后都需要热处理。 (1)热成型弹簧热处理工艺方法 ①退火与正火处理：球化退火和软化退火处理，硬度在≤225HBS。退火工艺见表6-4。 表6-4 弹簧钢退火工艺
②淬火、回火处理：淬火处理的加热温度见表6-5，一般在Ac3（或Acm）+( 30～50)℃。在盐浴炉中的加热系数a=0.5 min/mm，空气炉中的加热系数按1.2～2min/mm。空气炉加热时应防止氧化脱碳，装炉时可以在弹簧内径内穿入杆状吊具，且水平淬火，防止螺旋式工件变形。淬火介质选择时注意合金钢使用油淬火介质，大截面可以使用水油淬火。 回火处理时尽量选用带风机的回火炉，增加回火的均匀性，大多数弹簧的硬度在45～50HRC，片簧在40～45HRC。回火温度一般在400～500℃，回火保温时间按经验公式：保温时间T(min)=30+3d（适用于弹簧丝径d=12mm以下），T(min)=30+3d（适用于弹簧丝径d=12mm以上）。 回火之后一般采用水冷或油冷的快速冷却方式，防止回火脆性。
表6-5 弹簧钢淬火、回火工艺规范 ③贝氏体等温处理：根据Ms点确定贝氏体等温温度，淬火介质选用硝盐，经过等温处理的弹簧疲劳寿命高。(2)冷成型弹簧热处理工艺方法。对于冷轧钢带、钢板、冷拉钢丝成型的弹簧，需要进行去应力处理，压扭簧的处理温度在240～280℃；拉簧的处理温度在200～300℃，保温时间约30min处理，处理之后的冷却均采用水冷。
? ?基金项目：河南省杰出人才创新基金资助项目（项目编号：０６２１０００６００）。收稿日期：２００６－０３－２７收到初稿，２００６－０７－０３收到修订稿。作者简介：闫华（１９８２－），男，河南罗山人，硕士研究生，主要从事高强韧耐磨铸钢的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｈｕａ１９８２０９１５＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 闫 华１，谢敬佩１，王文焱１，李继文１，王爱琴１，张东海２，王 伟２ （１．河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳４７１００３；２．鞍钢集团鞍山矿山机械制造厂，辽宁鞍山１１４０４２） !!!!!" !" !!!!!" !" 摘要：优化了含Ｃｒ、Ｍｏ及ＲＥ－Ｓｉ－Ｆｅ变质处理超高锰钢的热处理工艺，研究了超高锰钢不同温度回火处理后的组织和力 学性能。结果表明，沉淀（弥散）强化使奥氏体晶内析出了弥散颗粒状Ｍ２３Ｃ６型碳化物，强化了奥氏体基体。优化出超高锰钢的最佳热处理工艺为，加热至１１００℃保温４ｈ，水淬，再经２５０℃保温４ｈ，空冷。该热处理工艺条件下奥氏体晶粒细小，晶内颗粒状碳化物均匀、弥散分布，力学性能得到显著提高，即σｂ＝９９４．５１ＭＰａ，σｓ＝４３０．９８ＭＰａ，αｋ＝２６０ Ｊ／ｃｍ２ ，ＨＢ２２７，δ＝５５．０３％。与常规水韧处理相比σｂ提高了１８．２％，σｓ提高了７％，αｋ提高了２２％，δ 提高了３０．３％，硬度提高了９．７％。 关键词：热处理工艺；力学性能；超高锰钢 中图分类号：ＴＧ１４２．７２；ＴＧ１４２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－４９７７（２００６）１０－１０６７－０４ ＹＡＮＨｕａ１，ＸＩＥＪｉｎｇ－ｐｅｉ１，ＷＡＮＧＷｅｎ－ｙａｎ１，ＬＩＪｉ－ｗｅｎ１，ＷＡＮＧＡｉ－ｑｉｎ１，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇ－ｈａｉ２，ＷＡＮＧＷｅｉ２ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｇａｎｇＧｒｏｕｐＡｎｓｈａｎＭｉｎｉｎｇ－ｍａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｌａｎｔ，Ａｎｓｈａｎ１１４０４２，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌｗｉｔｈＲＥ－Ｓｉ－ＦｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓＣｒａｎｄＭｏｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｒｅａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｅｃｏｎｄ－ｐｈａｓｅ，ｃａｒｂｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓＭ２３Ｃ６ａｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｉｎａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｇｒａｉｎｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｔｅｎｓｉｆｙｔｈｅａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｍａｔｒｉｘｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓｔｒｅａｔｅｄｂｙｗａｔｅｒｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇａｔ１１００℃ａｎｄｔｅｍｐｅｒｉｎｇａｔ２５０℃ｆｏｒ４ｈｏｕｒｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌｉｓｆｉｎｅｃａｒｂｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｅｖｅｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｎｇｉｎａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｍａｔｒｉｘ，ａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ：σｂ＝９９４．５１ＭＰａ，σｓ＝４３０．９８ＭＰａ，αｋ＝２６０Ｊ／ｃｍ２ ，ＨＢ２２７，δ＝５５．０３％．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅσｂ，σｓ，αｋ，δａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１８．２％，７％，２２％，３０．３％，ａｎｄ９．７％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌ应用技术 超高锰钢热处理工艺优化及力学性能的提高 ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆＳｕｐｅｒ－ｈｉｇｈＭａｎｇａｎｅｓｅＳｔｅｅｌ 由英国的Ｒ．Ａ．Ｈａｄｆｉｅｌｄ于１８８２年发明的高锰钢是历史最悠久的耐磨材料。高锰钢作为耐磨材料，在抵抗强冲击、大压力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面，其优异的耐磨性是其他材料所无法比拟的。在较大的冲击载荷或接触应力作用下，其表层迅速产生加工硬化，并有高密度位错和形变孪晶相继生成，从而产生高耐磨的表面层，而此时内层奥氏体仍保持着良好的韧性。高锰钢的这种加工硬化特性使其长期以来广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械装备中［１－５］。 随着现代工业的发展，在冶金、矿山等行业不断出现大型设备，如采矿、破碎、挖掘设备等，其抗磨 配件重达几吨到几十吨，有效厚度均在１００ｍｍ以上，传统高锰钢（ＺＧＭｎ１３）的热处理工艺、力学性能和耐磨性已不能满足这些大型厚壁耐磨件的要求［４］。经本课题组长期以来对耐磨材料的研究并跟踪厂家使用情况，超高锰钢代替传统的高锰钢能满足抗磨件大型化的需要，在高应力、强冲击工况条件下具备优异抗磨性能、高韧性、高水韧化能力，使用过程中使厂家获得了良好的工程效果和经济效益。 １ 试验内容和方法 １．１ 超高锰钢的化学成分 向奥氏体锰钢中加入Ｃｒ、Ｍｏ等合金元素，改进热 Ｏｃｔ．２００６Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．１０ 铸造 ＦＯＵＮＤＲＹ １０６７
1.热处理工艺的分类 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 8.5补充手段之二 1．退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 2．正火：指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。 3．淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。 4．回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 5．调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。 6．渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
合金弹簧钢的热处理
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合金弹簧钢的热处理 我要打印 IE收藏放入公文包 文章来源：斯普弹簧信息网添加人：ｌina 添加时间：2007-9－14 14:3４:18 当弹簧材料的截面较大或使用条件较苛刻时,碳素钢已不能满足使用要求,这类弹簧必须使用合金弹簧钢制造。在合金弹簧钢中由于添加了合金元素，不仅使淬透性增加，而且具有碳素钢所没有的宝贵性能。下面介绍常用合金弹簧钢的热处理规范。 1.硅锰钢的热处理由于我国硅锰合金元素资源丰富,硅锰钢是弹簧钢应用广泛的材料之一。这类钢材具有成本低,淬透性好，抗拉强度、屈服点、弹性极限高,回火稳定性好等优点。但硅锰钢为本质粗晶粒钢,过热敏感、脱碳倾向大、易产生石墨化，所以在热处理时淬火温度不宜过高、保温时间不宜过长，以防止晶粒粗大和脱碳。常用硅锰弹簧钢的热处理工艺及力学性能见表4—9和表4 —1０。 表1 常用硅锰钢热处理工艺规范及力学性能
材 料淬火温度 ／℃ 冷却 剂 硬度 HRC 回火温度 ／℃ 硬度 HRC 抗拉强度 σb／MPa 屈服点 σs／MP a 断面收缩 率 ψ(％) 伸长率 δ(％) 55Si2Mn 60Si2Mn 60Si2Mn A 70Si3Mn A 860～880 850～870 850～870 850～870 油 油 油 油 ＞58 ＞60 ＞60 ＞62 440 440 440 430 47 48 48 52 1340 1680 1680 1810 1180 1470 1470 1620 ＞40 44 44 20 10 11 11 5 表2 不同回火温度下的硬度值 温度／℃ 材料200 250 300 350 400 450 500 550
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影 响 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响 预习报告 姓名：崔立莹 班级：材科1202 学号： 2015年11月 材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响 一、实验目的 1. 了解热处理设备和几种热处理工艺的实际操作。 2. 了解材料成分、热处理工艺、组织和性能之间的关系。 3. 培养学生综合运用所学热处理理论知识和实验技术独立分析和解决实际问题的能力。 二、实验材料与设备 1. 45（Ф15mm）、40CrNi（Ф13mm）和T8（Ф16mm）钢试样 2. 箱式加热炉 3. 硬度计 4. 金相显微镜以及数码照相系统 5. 磨光机及金相砂纸 6. 抛光机及抛光液 7. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等
三、实验内容及要求 本实验采用的钢材有40、40CrNi和T8三种，对于每一种钢材，要求得到如下组织： 全班分三组，每组选一种钢材，每人选一种组织进行以下实验： 1. 根据所选钢种和组织，综合运用所学的热处理知识，制定合理的（或能得到所要求显微组织的）热处理工艺； 2. 按照制定的热处理工艺对钢进行热处理； 3. 测定热处理后钢材的性能(硬度、T8钢可作拉伸和冲击实验)； 4. 制备金相试样，观察组织并记录(照相)； 5. 总结并讨论实验结果。 本实验要求： 1. 每位同学均要首先根据实验总学时和实验要求制定实验方案（包括实验时间的具体安排）。注意本综合性实验为团队性实验，每位同学均无法单独完成，制定方案和时间安排时要与其他同学协调好； 2．在每个同学根据所选钢种和组织制定相应热处理工艺的基础上，以组为单位讨论并协调热处理方案； 3. 按照方案进行热处理、性能测定、组织观察与记录； 4. 以组为单位分析和总结实验结果，然后再以班为单位分析和总结实验结果。 四、实验准备内容 1、箱式电阻炉
金属材料热处理工艺的应用与发展趋势 摘要：伴随着我国制造业的发展，机械加工发展越加趋于重要地位。而在重视环境和人文一体的我国，必须在保证生态情况下，减少耗能污染，引进先进的热处理新技术是必要的。 关键词：金属材料；热处理技术；应用发展 先进的热处理技术是我国制造金属业的重点整改项目之一。在社会提倡节约能源，低能易耗，保护环境的政策下，开发和应用新的金属材料热处理工艺是势在必行的。我国以前的制造业中，对热处理的能耗极高，并且用电量大，据研究统计，制造业用电量占机械总用电的30%。可想而知，庞大的用电量致使废气排放量大，对环境造成大幅的污染危害。而引进应用先进的热处理技术，缩短加热处理时间，降低周期，无疑是大大降低了用电能耗，不仅节约电能源、煤能源、石油能源，还减少了环境污染，促进的生态环境，大大提高了制造业和社会环境的统一、和谐和交融。此外，先进的热处理技术应用还可以给企业节约生产成本，缩短生产周期，减少人工浪费和返工手续，提高经济效益和保证产品的质量，从而保证产品的市场竞争力和耐用性。 1.热处理的薄层渗入技术 热处理薄层渗入技术打破了人们原有传统的固有思想---认为各化学元素渗透更深、加热时间更长会对金属制件材料的韧性和耐磨性更好。而经过一系列的实践研究表明并非如此，反而在对金属制件材料进行热处理时，减少金属制件材料表面涂层的厚度，即薄层厚度，反而能得到金属制件材料更好的韧性和综合性能。在热处理中还能缩短对金属制件材料的加热时间，减少用电量，降低排放污染，节约大量的能源消耗。根据实践证明：金属制件材料表面的渗碳层相较减小百分之三十，用电能源就会节约到百分之三十，对煤炭和甲醇资源而言，更能达到百分之五十的节约。而对金属材料的综合性能没有任何影响。我国自行车行业中对钢球的使用已经应用了热处理薄层渗入技术，并经实践证明有了显著的成效。既节约了成本，提高了生产力，还减少了废气排放和环境污染，促进了生态环保的发展。 2.热处理的超硬涂层技术 热处理超硬涂层技术是指在机械制造业中利用高新技术装置设备，摒除传统的人工盯进控制，实行电脑自动化运行监控技术，对超硬金属制件材料工具零件运用热处理的离子轰击法，使其在刀具、模具表面上沉积硬化后，再用2umTIN 的专业技术方法进行溅射处理，成品极快，产品质量过硬，产品的使用寿命也有显著提高。通过实践证明，新技术的应用不仅使产品质量提高，还节约时间成本，做到高效环保生产。 3.热处理的振动时效处理技术
弹簧是应用很广泛的各种机械和仪表中重要零件，其外形可分成板簧和螺旋弹簧两大类。弹簧的主要功能是消震及储能。弹簧工作时产生很大的弹性变形、吸收冲击能量、缓和冲击，例如汽车等车辆上的缓冲弹簧；弹簧还可以通过释放所吸收的能量，使其它零件完成某种动作，例如发动机上的气阀弹簧、仪表弹簧等。 1、弹簧钢的特点 弹簧钢首先，必须应具备高的弹性极限和高的屈强比，以避免弹簧在高载荷下产生永久变形；其次，应具备高的疲劳极限和高的抗拉强度，以免弹簧在长期震动和交变载荷应力的作用下产生疲劳破坏；再次，有一定冲击韧度和足够的塑性；同时还要求有良好的淬透性和低的脱碳敏感性，使弹性极限大幅度降低；以及良好的表面质量，在冷热状态下容易加工成形和良好的热处理工艺性。 弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役，承受载荷时不允许产生塑性变形，因此要求弹簧钢经淬火、中温回火后具有尽可能高的弹性极限和屈强比值（≥0.90）。 为了获得弹簧所要求的性能，弹簧钢采用较高的含碳量，碳素弹簧钢通常在0.60%～0.85%范围。如65、70钢等的淬透性较差，其截面尺寸超过12mm时在油中就不能淬透，若用水淬火就容易开裂。对于截面尺寸较大、承受较重负荷的弹簧都是用合金钢制造。 合金弹簧钢的合碳量一般在0.50%～0.70%之间，所含合金元素有Si、Mn、Cr、V等，它们的主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性，强化铁素体和细化晶粒，从而有效地改善弹簧钢的力学性能。Si和Mn主要提高淬透性，同时也提高屈强比，且以Si的作用最突出，但它在热处理时促进表面脱碳，Mn则使钢易过热，造成晶粒粗大。重要用途的弹簧钢必须加入Cr、V、W等元素，Si--Cr弹簧钢表面不易脱碳；Cr--V弹簧钢不易过热，晶粒细，不易长大粗化，耐冲击性能好，高温强度也高，其中Cr、V、W还有利于提高弹簧钢的高温强度。 弹簧钢的牌号请见《888弹性地带》第85期“弹簧钢的技术发展与生产使用”一文。 2、弹簧制造过程的特征 弹簧热处理后质量的判别主要是弹簧的寿命，从性能的角度考虑时需要调整弹性参数与韧性参数的平衡；性能与弹簧钢的淬透性有密切关系。 目前弹簧制造方法采用钢材和工艺路线的不同可分为三类。 其一采用冷轧钢带和冷拔钢丝、冷卷成型，经淬火回火或低温回火； 其二采用热轧不退火钢材，热成形后，进行淬火回火，一般板簧及大型卷簧的制造都采用此方法； 其三采用热轧退火钢材，冷卷成型，除应力整型后，再加热淬火和回火热处理，一般钢丝直径在6-12mm的中型卷簧。 弹簧钢的热处理可分冷拔钢丝的热处理和热轧弹簧钢的热处理。 冷拔钢丝的热处理是先对材料进行淬火+中温回火，获得回火托氏体组织，成形后进行低于150℃去除应力回火。 热轧弹簧钢的热处理是热成形后的弹簧，可在830～890℃加热后油淬火、400～480℃回火，获得回火托氏体组织。如果弹簧钢丝直径太大（＞15mm）、板材太厚（＞8mm），会出现淬不透现象，结果弹性极限下降，疲劳强度降低。 弹簧在服役时承受的弯曲应力、旋转应力在表面，故它的表面状态非常重要。热处理时的氧化脱碳是预防的重点，加热时要严格控制炉内气氛，尽量缩短加热时间。弹簧经热处理后，一般要进行喷丸处理，使表面强化并在表面产生残余压应力，以提高疲劳强度。 强力喷丸技术是将高速弹丸喷射到弹簧表面，使表面层在弹丸的冲击作用下发生塑性变形，由此产生强化及表面压应力，使弹簧的抗疲劳性能及耐应力腐蚀能力均得到改善的方法。强力喷丸在弧高值为0.15-0.60mmA时，可以改善表面粗糙度值＞4μm的表面质量，延长了