金属材料与热处理技术课程设计汽车板簧的热处理工艺.docx

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1、1、零件图图1 汽车板簧实物图及所在图2 汽车板簧零件图及尺寸2、服役条件汽车板簧是由不少于 1 片的弹簧钢叠加组合而成的板状弹簧。在汽车行驶的过程中承受各种应力的作用，其中以反复弯曲应力为主，绝大多数是疲乏破坏。即服役条件为冲击、振动或长期交应力。3、所需性能及技术要求应具有高的疲乏强度和等性能。其性能要求：R1150MPa，Rm1280MPa，A 5%,Z20% 。P0.210生产过程中，用硬度和观看金相组织来表示技术要求： 淬火后硬度63HRC，回火后硬度：4245HRC。4、选择材料性能材料65Mn50CrVA60Si2Mn65Si2MnWA我们从以下四中常用弹簧钢中选择材料制造汽车板

2、簧并进展分析。65Mn、50CrVA、60Si2Mn、65Si2MnWA。下表为性能参数的比较。屈服强度/MPa800115012001700抗拉强度/MPa1000130013001900断后伸长率/%81055断面收缩率/%304025204.1 65Mn它强度高、淬透性好、脱碳倾向比硅钢小、价格低、切削加工性好。但过热敏感性大，易产生淬火裂纹，并有回火脆性。用途广泛，用于制造各种截面较小的扁、圆弹簧、板簧和弹簧片。虽然 65Mn 价格低，但简洁产生淬火裂纹，影响产品的合格率甚至使用寿命。此外，屈服强度、抗拉强度都不符合性能要求，故不选用。4.2 55CrVA该钢是高级优质弹簧钢。具有良好

3、的耐腐蚀性，良好的回火稳定性，当加热到 300弹性仍可保持。该钢切削加工性尚好。但塑性较差。焊接性差。适用于制造重要的承受大应力的各种弹簧，使用温度不超过 400。由于板簧加工过程中需要校真和卷耳，而 55CrVA 的塑性较差，且屈服强度未到达性能要求，故不选用。4.3 65Si2MnWA该钢是含钨弹簧钢，价格高，用于制造耐高温且要求强度更大，或截面较大的弹簧。虽然性能很好，但由于价格高，为了降低本钱提升产品竞争力，故不选用。4.4 60Si2Mn表 1. 60Si2Mn 的化学成分成分CSiMnCr含量0.560.641.502.000.600.900.35它是用途格外广泛的一种合金弹簧钢。

4、该钢淬透性好。淬火回火后具有较高的强度和弹性极限。较高的屈强比0.2/b和抗松弛力量及回火稳定性。元素分析：1同时参加硅、锰，能显著强化基体铁素体，大为提高了钢的弹性极限，屈强比可到达 0.80.9，而且疲乏强度也显著提高。（2） 硅锰元素的共同作用提高了钢的淬透性，（3） 硅还有效地提高了回火稳定性，锰提高了耐磨性。（4） 硅促进脱碳倾向，锰增大了钢过热敏感性，但是两者复合参加后，硅锰钢的脱碳和过热敏感性较硅钢、锰钢为小（5） 还是会因过热敏感性产生淬火裂纹，因脱碳对工件耐磨性、疲乏强度产生显著影响。表 2. 60Si2Mn 的临界点临界点Ac3Ar3Ac1Ar1Ms温度/810775750

5、7002305、汽车板簧工艺5.1 前处理加工工艺路线：下料校直钻孔卷耳淬火+中温回火喷丸装配 预压缩。热处理前材料的组织为铁素体和珠光体。对原材料的要求比较严格，是考虑到弹簧的工作条件和性能要求。为确保其获得抱负的技术指标，一般供货状态为热轧交货。热轧状态相当于正火处理。目前不少钢铁企业承受把握轧制，由于终轧温度把握很严格，并在终轧后实行强制冷却措施，因而钢的晶粒细化，交货钢材有较高的综合力学性能。通常技术要求为钢材的化学成分、外表脱碳层的深度及游离态的石墨等夹杂物符合规定，外表不允许有麻点、裂纹、锈蚀、折叠、斑疤、气泡及压入的氧化皮和棱边碎裂等致命缺陷。5.2 热处理工艺热处理工艺流程为：

6、预热加热冷却中温回火冷却。淬火后必需准时进展回火处理。本课程设计承受的液压步进炉型号为 BJL-2520-13。5.2.1 预热预热温度 为防止快速加热产生的热应力导致工件变形开裂，需要进展一次预热处理。预热温度通常为480500，取500。依据公式计算，合金钢的每毫米有效厚度加热时间为 1.7min,有效厚度为 8mm，计算得预热保温时间为 14min。5.2.2 淬火淬火温度 最正确温度为 8705，由于汽车板簧为长条状构造在炉中为连续加热，自炉内传出到进入液压淬火机需要肯定的时间，因此其在步进炉中快速加热到 920930,取 920。在液压淬火机内进展油冷前，此时板簧的温度为860880

7、，符合淬火温度的要求。鉴于 60Si2Mn 过热敏感性较强，晶粒易于粗大，淬火温度不宜过高，所以淬火温度为 870。加热时间按阅历公式计算，加热系数为 1.5min/mm，装炉系数为 1.4(装炉方式见以下图),有效厚度为 8mm，计算得加热时间为 17min。板簧在加热炉内保温时间完毕后，承受链板式输送链将板簧在淬火机上自动夹紧成形，入油冷却左右摇摆，自动卸片，再经输送带传递出淬火油池。淬火介质：5#机械油。合金弹簧钢的临界冷却速度较低为防止淬火开裂，在油中冷却是可行的，可获得细致的马氏体组织，但应防止淬火油混进水，将会在板簧外表生成一层导热不良的蒸汽膜，使冷却力量下降，并导致淬透性不良。油

8、温把握在 20-50。淬火后马氏体级别在 5 级左右，淬火后根本硬度63HRC。预热+淬火工艺曲线5.2.3 、回火回火温度 汽车板簧的回火温度应在 460540 范围内进展，以获得回火屈氏体组织。需要留意此时碳化物未明显长大，具有应力分布特征，基体相仅发生回复过程，保持马氏体针状和肯定的强化效果，使回火屈氏体有较高的弹性极限。由于用较低的温度500)回火，韧性较高， 但强度和弹性极限又太低。依据该服役条件的具体要求而言，应具备强韧性的要求，因此应承受 460作为回火温度。保温时间依据阅历公式=kD， 加热系数取 1.5min/mm，有效厚度为 8mm,装炉系数为 2.2装炉方式见以下图。计算

9、得回火时间为 26.4min，但为了释放热应力，回火时间至少要 30min。保温时间为 1，52h。保温完毕后水冷。5.3 喷丸回火工艺曲线图为了提高弹簧的强度和疲乏寿命，要对热处理后的板簧进展喷丸处理。强化层内形成较高的剩余应力，由于弹簧外表压应力的存在，当弹簧承受载荷时可以抵消一局部抗应力，从而提高弹簧的疲乏强度。喷丸处理承受压力为0.40.5MPa 的压缩空气，用离心机以70m/s 的线速度， 将直径为0.30.5mm 的钢丸喷射到板弹簧外表。通过高速度的铁丸射向弹簧外表，使表层发生塑性变形而处于压力状态，从而提高弹簧的疲乏极限，以及改善外表质量，这样可以使弹簧的寿命提高 11.5 倍。该汽车板簧使用温度为 230以下，由于 230是马氏体相变临界点。热处理卡片产品名汽车板簧淬火硬度：63HRC江苏大学热处理工艺称技术要求 回火硬度：4245HRC卡材料60Si2Mn工艺路线预热淬火中温回火序工艺温度时间号预热50014min步进炉淬火87017min步进炉回火460180min箱 式 电阻炉123设备备注920准时回火零件图