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采用高频淬火机对大直径弹簧进行热处理的工艺要点
大直径弹簧采用热卷而成,作为大型阀门用弹簧,在工作过程中要承受反复的伸长和压缩等,故其应具有优良的弹性和疲劳强度等,弹簧的失效形式主要是疲劳断裂和应力松弛,而约有90%以上的弹簧都是由于疲劳断裂而失效的。根据其服役条件来看,必须选用淬透性好、变形小而力学性能佳的50CrVA弹簧钢,经高频淬火机进行淬火+中温回火后,完全可以满足其工作需要。今天,小编就给大家说一下其高频热处理工艺。

(1)热处理工艺

a.卷制前弹簧采用磨光料,弹簧的加热是采用高频淬火机进行的,具有加热时间短、奥氏体晶粒细等特点,由于奥氏体晶粒较细,增加了材料体内组织晶粒数和晶界面积,降低了应力集中和提高了位错运动的阻力。加热温度为(900±10)℃,此时利用材料的高温强度低、塑性好等特点,使卷制容易进行,但加热温度不宜过高或保温时间过长,否则会产生材料的过热或表面的氧化脱碳,甚至造成过烧而报废。

b.淬火+中温回火。在高频淬火机上进行加热,加热温度为850-880℃,保温系数按1.5min/mm进行计算,以透烧为准,冷却介质对弹簧的硬度和性能有重要的影响,选择油冷则可满足其工艺要求。

c、回火也是采用高频淬火机进行,根据硬度、垂直度和间隙的要求,采用专用的回火夹具,将其固定并正确放置,加热温度为400-440℃,保温结束后水冷。一般弹簧的回火温度一般在400-500℃,回火后可获得较高的疲劳强度。

(2)弹簧的热处理工艺分析与实施要点

①由于50CrVA钢的合金元素多,使钢的淬透性得到了改善,铬是强烈的碳化元素,它们的碳化物存在于晶界附近,故能有效地阻止晶粒的长大,因此适当提高淬火温度和延长保温时间不致引起晶粒的长大。

②在热卷弹簧的加热过程中,应当注意表面脱碳与淬火加热温度和时间的关系,实践表明淬火温度高和加热时间长,均造成脱碳的加剧。因此采用高频淬火机进行加热时,应严格控制其工艺参数,另外也可采用涂料或装箱保护加热,来减少其表面的氧化和脱碳。有文献介绍弹簧的表面脱碳降低其使用寿命,而且容易成为疲劳裂纹源。

③弹簧的中温回火是为了获得要求的组织性能,考虑到50CrVA钢是产生第二次回火脆性的材料,因此回火结束后必须快冷(油冷或水冷),可防止回火脆性(造成其冲击韧性的降低),又能在表面造成残余压应力,有利于提高疲劳强度,通常采用水冷而不进行油冷。回火后的组织为回火托氏体,硬度在40-46HRC,它具有良好的弹性和足够的强度及韧性。另外回火时间过短,不能获得均匀的组织和性能,时间过长则对于性能的改善不大,因此应进行工艺试验来确定合理的时间。

热处理工艺的好坏直接影响着工件的热处理质量,因此,选择合适的热处理工艺是非常重要的。许多厂家采用上述工艺进行热处理,生产出来的工件质量良好,满足了其工作需要。