一種采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種螺旋彈簧在水溶性淬火介質(zhì)中淬火的熱處理工藝，屬于彈簧鋼熱 處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 60Si2CrVAT彈簧鋼作為目前我國提速列車轉(zhuǎn)向架螺旋彈簧專用的材料，其力學 性能的改善一直是研宄的重點。該彈簧鋼熱處理工藝通常是采用油淬火-中溫回火，在實 際生產(chǎn)過程中，采用機械淬火油作為淬火介質(zhì)，由于其冷卻能力較低，常常會使彈簧出現(xiàn) "淬不透"，硬度較低，強度不足的現(xiàn)象，而且在其使用過程中經(jīng)常會伴隨著燃燒并冒出大量 的油煙，存在著安全隱患和污染環(huán)境的問題。
[0003] PAG水溶性淬火介質(zhì)是目前發(fā)展較快的一類新型淬火介質(zhì)，它具有較好的淬透性 和淬硬性，且具有安全、清潔、環(huán)保的優(yōu)點，另外，PAG淬火介質(zhì)的冷卻速度介于水和機械淬 火油之間，并且還可以通過改變其濃度來調(diào)節(jié)它的冷卻速度，在提高淬透能力的同時又控 制了淬火后產(chǎn)生的應(yīng)力，使其可以克服"水淬開裂，油淬不硬"的缺點，因此，PAG淬火介質(zhì)也 越來越普遍的應(yīng)用到許多重要零部件生產(chǎn)的熱處理工藝中，特別是適用于普通碳素鋼、中 低合金鋼等。
[0004] PAG淬火介質(zhì)在彈簧鋼中的應(yīng)用也有相關(guān)報道，如CN102168167A中提供了一種利 用PAG水溶性介質(zhì)淬火處理汽車鋼板彈簧的工藝，該工藝能提高汽車鋼板彈簧的淬透性和 疲勞壽命，但關(guān)于PAG淬火介質(zhì)對螺旋彈簧強度、塑性和疲勞極限等力學性能的影響研宄 并未提及，其它相關(guān)的文獻中也鮮有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，克服 傳統(tǒng)油淬回火工藝中油淬引起的淬透性低，硬度、強度、塑性和疲勞性能較差的缺點，同時 避免了油淬過程中出現(xiàn) 的油燃燒，冒油煙等安全和大氣污染問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 本發(fā)明是一種采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，它是將螺旋彈簧放入 電阻爐中加熱至850°C~900°C，保溫時間為30分鐘，然后取出并放入PAG水溶性淬火介質(zhì) 中進行淬火處理，淬火過程中進行均勻攪拌，使其溫度降至室溫，再將其取出后放入溫度為 440°C~480°C的等溫爐中等溫I. 5h，最后取出用油冷到室溫。本發(fā)明利用PAG水溶性淬火 介質(zhì)冷速較快的特點，降低了殘奧，細化了馬氏體組織的亞結(jié)構(gòu)，避免了碳化物沿晶界和馬 氏體板條邊界的析出，使該螺旋彈簧獲得了比傳統(tǒng)油淬熱處理工藝更佳的綜合力學性能。
[0007] 進一步的，所述PAG水溶性淬火介質(zhì)濃度為10%~15%。若PAG濃度過低，冷速加 快，會增加淬火應(yīng)力，螺旋彈簧淬裂的幾率也會加大；若PAG濃度過大，冷速降低，螺旋彈簧 的淬透性、淬硬性下降，馬氏體亞結(jié)構(gòu)的細化程度也會降低。該濃度范圍內(nèi)的PAG淬火介 質(zhì)，既克服了螺旋彈簧淬后開裂的風險，又獲得了較細小的馬氏體板條，使其力學性能達到 了最佳。當使用過程中PAG水溶性淬火介質(zhì)濃度超出10%~15%的濃度范圍時，配合折光 儀的使用，添加新的PAG溶液或加水進行稀釋以達到12%~13%的PAG濃度范圍。PAG水溶 性淬火介質(zhì)在使用過程中要均勻攪拌，介質(zhì)溫度控制在15°C~25°C范圍內(nèi)。
[0008] 本發(fā)明所用的螺旋彈簧鋼材料為60Si2CrVAT，其成分為C :0. 56%~0. 64%，Si : L 4% ~L 8%，Cr :0· 9% ~L 2%，V :0· 1% ~0· 2%，Μη:0· 4% ~0· 7%，P 彡 0· 03%，S 彡 0· 03%。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明通過采用一定濃度的PAG作為60Si2CrVAT螺旋彈簧 熱處理工藝中淬火介質(zhì)，一方面避免了因冷速過快而導致該螺旋彈簧淬火后易出現(xiàn)開裂的 風險，另一方面又利用了 PAG水溶性淬火介質(zhì)冷速較快的特點，提高了 60Si2CrVAT螺旋彈 簧在淬火過程中的冷卻速度，從而減少殘余奧氏體含量，提高了馬氏體轉(zhuǎn)變量，細化了馬氏 體亞結(jié)構(gòu)，避免了碳化物沿晶界和馬氏體板條邊界的析出，最終使該螺旋彈簧獲得了比傳 統(tǒng)油淬火回火后更佳的強度和塑性，同時也顯著的提高了疲勞極限。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0011] 實施例1 : 將60Si2CrVAT彈簧鋼放入電阻爐中加熱到870°C，保溫時間為30分鐘，然后將其取出， 分別放入5%PAG、10%PAG、13%PAG、15%PAG、20%PAG和機械淬火油中進行淬火處理，淬火介質(zhì) 的溫度均為室溫，并且淬火過程中介質(zhì)要均勻攪拌，接著在440°C的等溫爐中回火1.5h，最 后采用油冷至室溫。
[0012] 熱處理后的性能測試結(jié)果如下表所示：
【主權(quán)項】
1. 一種采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，其特征在于：將螺旋彈簧放 入電阻爐中加熱至850°C~900°C，保溫時間為30分鐘，然后取出并放入PAG水溶性淬火介 質(zhì)中進行淬火處理，淬火過程中進行均勻攪拌，使其溫度降至室溫，再將其取出后放入溫度 為440°C~480°C的等溫爐中等溫I. 5h，最后取出用油冷到室溫。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，其特征在 于：所述PAG水溶性淬火介質(zhì)濃度為10%~15%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，其特征在 于：當使用過程中PAG水溶性淬火介質(zhì)濃度超出12%~13%的濃度范圍時，配合折光儀的使 用，添加新的PAG溶液或加水進行稀釋以達到10%~15%的PAG濃度范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，其特征在 于：PAG水溶性淬火介質(zhì)在使用過程中要均勻攪拌，介質(zhì)溫度控制在15°C~25°C范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用水溶性淬火介質(zhì)的螺旋彈簧淬火熱處理工藝，它是將螺旋彈簧放入電阻爐中加熱至850℃～900℃，保溫時間為30分鐘，然后取出并放入PAG水溶性淬火介質(zhì)中進行淬火處理，淬火過程中進行均勻攪拌，使其溫度降至室溫，再將其取出后放入溫度為440℃～480℃的等溫爐中等溫1.5h，最后取出用油冷到室溫。本發(fā)明利用PAG水溶性淬火介質(zhì)冷速較快的特點，降低了殘奧，細化了馬氏體組織的亞結(jié)構(gòu)，避免了碳化物沿晶界和馬氏體板條邊界的析出，使該螺旋彈簧獲得了比傳統(tǒng)油淬熱處理工藝更佳的綜合力學性能。
【IPC分類】C21D9-02, C22C38-24, C21D6-00, C21D1-18
【公開號】CN104805257
【申請?zhí)枴緾N201510230176
【發(fā)明人】梁益龍, 姜云, 徐軍, 雷磊
【申請人】貴州大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月8日