[发明专利]列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火分配热处理工艺，属于金属热处理技 术领域。

背景技术

机车及列车用弹簧是十分重要的机械零件，起着减震、贮能、联接、支撑等各种作用。 机车弹簧是在周期性的弯曲和扭转等交变应力下工作，经受拉、压、扭转、冲击等动负荷的 条件，有时还要承受极高的短时突加载荷，因此要求弹簧钢必须具有较高的疲劳强度、高的 抗拉强度和屈强比、足够的塑性和韧性以及良好的表面质量、在热状态下容易卷制成形、较 好的淬透性等。目前机车弹簧制品主要采用60Si2CrVA、50CrVA、52CrMoV4等弹簧钢。主要 工艺普遍采用中频感应加热棒材-卷制成型调整弹簧尺寸-预冷淬火-回火的热加工工艺。这 种工艺加热时间短，脱碳少，卷簧机卷制，尺寸精度高。但由于弹簧钢含碳量都较高，直接 淬火过程获得全部的马氏体，易于出现淬火裂纹，回火后的韧塑性较低，导致弹簧疲劳寿命 不高。目前为解决这些问题，有人采用300癈以上温度等温淬火的热处理工艺，获得以下贝 氏体为主加部分马氏体组成的复相组织来提高弹簧的韧性。经等温淬火处理后，在硬度相同 的条件下，与普通淬火回火状态相比，具有高的韧性，小的缺口敏感性，但是屈服极限和疲 劳强度约有降低。同时对料径尺寸较大的弹簧，等温淬火淬透性不够因此难以用于尺寸较大 的弹簧。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种屈服极限和疲劳强度较高、淬火淬透性较好的列车用 60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处理工艺，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：本发明的一种列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处理工艺 为，将直径小于或等于50mm的圆棒材60Si2CrVA钢磨光后，通过感应加热的方式加热到960 ℃～1060℃的温度，然后在此温度状态下将60Si2CrVA钢圆棒材卷制成弹簧，将卷制成的弹 簧冷却到810℃～900℃的温度，再将其在低于Ms点的温度即130℃～210℃的温度下淬火并恒 温保持10～60秒的时间；然后将弹簧迅速放入高于Ms点的温度即280℃～350℃的温度等温50 秒～800秒的时间后，将其淬入水或油中冷却；最后将其在250℃～470℃的温度中进行回火 60～120分钟处理即成。

将弹簧在低于Ms点的温度即130℃～210℃的温度下淬火并恒温保持时，其恒温保持的时 间按以下方法确定：对圆棒材直径小于20mm的弹簧，恒温保持的时间为10～30秒；对圆棒材 直径为20～50mm的弹簧，恒温保持的时间为20～60秒。

上述将卷制成的弹簧冷却到810℃～900℃后，将其在130℃～210℃的温度下的淬火油槽 中恒温保持10～60秒的时间，然后迅速将其转入高于Ms点的温度即280℃～350℃的等温盐液 体(NaNO₃+KNO₃)介质中保持50秒～800秒的时间后，再迅速将其淬入水或油中冷却。

由于采用了上述技术方案，本发明采用先在低于马氏体点Ms温度进行淬火，并保持一段 时间以获得足够的马氏体量，然后再在较高温度等温获得常规处理方法无法获得的稳定残余 奥氏体，实现了马氏体和残余奥氏体的均匀分配，减小了变形和淬裂倾向。此外在较高温度 等温还可获得少量过渡形态的贝氏体，再通过中温回火消除淬火应力从而显著提高弹簧制品 的强韧性和弹性极限。这种方法的主要优点是可以控制马氏体量、不同尺寸条件下获得均匀 的复相组织、强韧性高等优点。

下面是本发明制作的60Si2CrVA钢弹簧与传统工艺制作的60Si2CrVA钢弹簧对比数据：

传统工艺制作60Si2CrVA钢弹簧：860癈淬火480癈回火90分钟

s_b(MPa)s_s(MPa)d₅(％)y(％)    A_ku(J)

1700    1465    6.5    11    17

本发明的淬火等温工艺制作60Si2CrVA钢弹簧：860癈加热-160癈淬火10秒-300癈等温 300秒-420癈回火90分钟

s_b(MPa)s_s(MPa)d₅(％)y(％)    A_ku(J)

1840    1589    11    32    60