专利名称：列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处理工艺的制作方法
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、在热状态下容易巻制成形、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-巻制成型-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，巻簧机巻制，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瘵以上温度等温-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'C 106(TC的温度，然后在此温度状态下将60Si2CrVA钢圆棒材巻制成弹簧，将巻制成的弹簧冷却到810°C 900°C的温度，再将其在低于Ms点的温度g卩130°C 210°C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28(TC 35(rC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°C 470°C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g卩130°C 210°C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。
上述将巻制成的弹簧冷却到810°C 900°C后，将其在130°C 210°C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28(TC 35(rC的等温盐液体(NaN03+KN03)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瘵淬火480瘵回火90分钟
sb (MPa)ss(MPa)d5 (%) y (%) Aku(J)
1700 1465 6.5 11 17
本发明的淬火-等温工艺制作60Si2CrVA钢弹簧860瘵加热-160瘵淬火10秒-300瘵等温300秒-420瘵回火90分钟
sb (MPa)ss(MPa)d5 (%) y (%) Aku(J)
1840 1589 11 32 60
通过以上数据对比可知，本发明与现有技术相比，通过本发明制作出的60Si2CrVA钢弹簧制品不仅具有屈服极限和疲劳强度较高、淬火淬透性较好的优点，而且还具有抗拉强度和屈强比高、强韧性高等优点。
具体实施例方式
具体实施例方式在制作列车用60Si2CrVA钢弹簧制品时，采用本发明的淬火-分配热处理工艺进行制作，即将直径小于或等于50mm的圆棒材60Si2CrVA钢磨光后，通过感应加热的方式加热到96(TC 106(TC的温度，然后在此温度状态下将60Si2CrVA钢圆棒材巻制成弹簧，将巻制成的弹簧冷却到800°C 900°C的温度，再将其在低于Ms点的温度g卩130°C 210°C的温度下淬火并恒温保持一段时间，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；然后将弹簧迅速放入高于Ms点的温度即28(TC 35(rC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25(TC 47(TC的温度中进行回火60 120分钟处理即成。
在进行淬火时，为了保证淬火-等温工艺能实现批量生产需要满足较快的热传导和良好的流动性，这样可以在低温阶段淬火时具有较快的冷却能力，因此在低温淬火保持阶段可以采用淬火高温油，等温阶段采用等温盐液体，这样通过上述处理后可以获得马氏体加部分残留奥氏体及少量贝氏体组织。
权利要求
1.一种列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火分配热处理工艺，其特征在于将直径小于或等于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。
2 根据权利要求l所述的列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处 理工艺，其特征在于将弹簧在低于Ms点的温度即13(TC 21(rC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。
3 根据权利要求l所述的列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处 理工艺，其特征在于将巻制成的弹簧冷却到81(TC 90(rC后，再将其在13(TC 21(TC的温 度下的淬火油槽中恒温保持10 60秒的时间，然后迅速将其转入温度为280TT35(TC之间的 等温盐液体(NaN03+KN03)介质中保持50秒 800秒时间后，再迅速将其淬入水或油中冷却
全文摘要
发明公开了一种列车用60Si2CrVA钢弹簧制品淬火-分配热处理工艺，它将直径小于或等于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。本发明制作出的60Si2CrVA钢弹簧制品不仅具有屈服极限和疲劳强度较高、淬火淬透性较好的优点，而且还具有抗拉强度和屈强比高、强韧性高等优点。
文档编号C21D1/18GK101597680SQ200910304179
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者刚 杨, 梁益龙, 飞 赵 申请人:贵州大学