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大截面板簧和稳定杆的热处理改进

时间:2010-09-21 10:34:14  来源:淬火冷却技术网  作者:

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【摘要】合理选择淬火冷却介质和确定零件的材料使产品质量处于受控状态和确保产品质量的提高。
【关键词】板簧;稳定杆;热处理
1.前言
近年来大截面的汽车少片簧和稳定杆及支架的产量在不断增多。原采用60Si2Mn材料在15#机油中冷却,经常出现表面淬不硬和心部淬不透的现象,心部组织也难以达到要求。后改用快速光亮淬火油淬火,对少数特厚件还需采用更换钢材牌号的办法,解决了上述问题。
2.解决问题的途径及解决方法
针对上述情况,解决途径有三条:①改进热处理工艺,适当提高淬火温度、增加淬火冷却过程的摆运速度和延长摆动时间;②选用冷却速度更快些的淬火介质;③改换钢种,选用淬透性更好的钢种,如50CrV、55SiMnVB和60CrMnB等弹簧钢。
2.1 调整热处理工艺参数
在加热方面,调整加热温度和保温时间。从生产的500件Φ20mm稳定杆中,抽查3l件,其硬度为5l~58HRC,波动范围仍较大。
在冷却方面,由于淬火机的摆动速度是固定的;摆动时间经过由40~120s多次的调整,没有明显效果,试验表明延长摇摆时间对粗大件的淬火影响不大,因此冷却介质的冷却速度成为关键因素。
2.2 改换淬火介质
文献表明优质弹簧钢60Si2MnA在15#机油中淬火时只能使Φ20mm和板厚14mm的钢材获得80%的马氏体(M)。如果选择水溶性介质,如PAG类淬火剂,它可以获得较快的冷却速度,但是,一定浓度的水性淬火液往往只适用于一定厚度范围的工件淬火;如果选择快速淬火油,它能满足不同截面工件的淬火要求。
经调研,决定采用北京华立精细化工公司的快速光亮淬火油。首先,从冷却速度看,它具有较快的冷却速度,又不致于使钢板淬裂(其冷却曲线与15#机油的示于图1a)和b))。其次,我们选取不同直径和一定厚度的板材做了大量对比试验(如下表中所示),证明它可以使较厚的工件淬透,满足工艺要求。
1.gif 
规格
材料
表面硬度(HRC)
金相组织
脱碳(mm)
备注
Φ16
60Si2Mn
59
淬火M
0.15
M为3级
61
淬火M
0.15
M为3级
Φ35
60Si2Mn
59
M+F(少)
0.15
M为4级,F占5%
60
淬火M
0.15
M为4级
在此基础上,我们生产了151根Φ35mm和Φ28mm的稳定杆,抽查了40根(占生产总数的26.49%),硬度为55±2HRC(97.5%在53HRC以上);金相观察,心部组织为85%M+155F,符合了主机厂的供货要求。
2.3 更换钢种工作
试验表明,当厚度超过20mm的板簧和直径超过Φ40mm的稳定杆(60Si2Mn),即使在介质中淬火,产品质量还是达不到要求。为此,做了改换钢种的试验。
将少片簧(C18前簧、C13后簧)改成50CrVA材料,在快速油中淬火,并做了台架试验,此二种板簧的疲劳寿命均超过优等品(14万次)未断,金相组织为中等细回火屈氏体2级,产品质量明显提高。
3 生产应用情况
介质的投入使用后六个月,共生产少片簧1026.99吨和生产稳定杆16719根,支架37281只,其中Φ35mm稳定杆2964根,Φ28mm稳定杆2406根,直径≥20mm为12712根,占76.03%。稳定杆和支架只能在此介质中生产,并稳定和提高了产品质量。

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