论文部分内容阅读
弹簧钢是一种重要的机械设备基础零件制造材料,现已广泛应用于航空航天、汽车、铁路等诸多领域。由于弹簧钢的工作条件十分苛刻,对弹簧钢的性能要求就十分严格。其中,抗疲劳和抗弹减性减退是影响弹簧钢设计应力的主要因素,与其内在质量(化学成分、纯净度)、表面质量(裂纹、凹坑、脱碳)以及微观组织有密切关系。因此,要求弹簧钢不仅具有较高的强度、良好的塑韧性,而且还要有一定淬透性、较低的脱碳敏感性和良好的加工性能。本文以常用于生产汽车安全带卷簧用弹簧钢Super6和SK5为研究对象,首先研究了两种实验钢的表面脱碳规律,以避免在热轧过程中发生表面脱碳:实验室模拟两种弹簧钢的加热工艺,分析加热温度和保温时间对其脱碳层深度的影响。实验结果表明:弹簧钢Super6的脱碳敏感性要明显高于弹簧钢SK5的。对于弹簧钢Super6可在700℃以上尽量减少加热时间,950℃到1100℃内迅速升温,1100℃以上应尽量减少保温时间,且热卷温度应在700℃以下;对于弹簧钢SK5可在950℃以上尽量减少加热时间,1100℃以上快速升温,热卷温度控制在950℃以下即可。合理制定热处理工艺,以稳定提高两种实验钢的疲劳寿命。利用JMatPro软件模拟了弹簧钢Super6和SK5的CCT曲线。根据JMatPro软件预测结果,设计正交热处理实验方案,并运用极差分析进一步讨论不同热处理工艺对两种实验钢力学性能(屈服强度、抗拉强度和延伸率)的影响规律,以得出两种弹簧钢的最佳热处理工艺。两种实验钢的最佳热处理工艺为:弹簧钢Super6在880℃淬火,保温30 min后油淬,在430℃回火,保温60 min空冷;弹簧钢SK5在850℃淬火,保温30 min后油淬,在400℃回火,保温40 min后空冷。对比两种实验钢回火后的微观组织,分析导致两种弹簧钢疲劳寿命存在差异性的原因。通过对比发现:热处理后,两种实验钢的组织均是回火屈氏体,弹簧钢SK5较弹簧钢Super6的回火屈氏体更细小,碳化物分布更弥散,位错密度也更高;弹簧钢Super6中存在大尺寸的未溶碳氮化物颗粒;弹簧钢Super6中的形变织构和再结晶织构密度均大于弹簧钢SK5中的,特别是{113}<110>和{331}<110>织构明显增强。两种弹簧钢微观组织的不同,最终导致两者疲劳性能差异很大。结果表明:经过优化热处理工艺处理过的两种弹簧钢,机械性能均满足要求,其中弹簧钢SK5的疲劳寿命大于40万次,弹簧钢Super6的疲劳寿命大于10万次,均达到了高品质汽车安全带卷簧的疲劳寿命标准。