本发明属于合金钢技术领域，尤其是一种耐磨损弹簧钢及其制备方法。
背景技术：
弹簧是机械化、自动化的重要原件，广泛地应用于机械制造、交通运输和仪器仪表行业，一般用弹簧钢制成。根据gb/t13304标准，弹簧钢按照其化学成分分为非合金弹簧钢(碳素弹簧钢)和合金弹簧钢。其中，合金弹簧钢由于合金元素的加入显著地提高了弹簧钢的抗松弛性能、韧性、淬透性等而具有广泛的应用前景，是现在和未来弹簧钢的发展方向。
但因其不含或含有极少量的cr、mo、v等碳化物形成合金元素，硬度较低，不能有效的满足高级别耐磨损合金弹簧钢的硬度要求。
发蓝工艺是一种材料保护技术,其实质是使钢铁表面通过化学反应,生成一种均匀致密、有一定厚度、附着力强、耐蚀性能好的蓝黑色氧化膜，起到美化和保护工件的作用，广泛用于机械零部件和钢带的表面处理，该工艺又称发黑。
械制造中广泛应用弹簧作为弹性元件，为防止其表面产生腐蚀，保持外表美观，弹簧表面大多采用发蓝处理。目前国内用于弹簧零件的常温发蓝工艺存在结合力和耐磨性差等不足。
技术实现要素：
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种耐磨损弹簧钢，不仅优化合金钢的成分，而且在其表面进行了发蓝处理，使其耐磨损性能得到了显著提高。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种耐磨损弹簧钢，组分和配比为：c：0.28～0.45％，si：0.7～5.0％；mn：0.16～2.5％，cr：0.6～3.0％，p：0.002～0.06％，s：0.002～0.04％，b：0.05～1.5％，sr：0.0003～0.015％，sn：0.01～0.3％，sb：0.005～0.03％；余量fe和其他不可避免的杂质。
优选地，所述的耐磨损弹簧钢还包括：ni：0.2～0.6％。
优选地，所述的耐磨损弹簧钢还包括：ti：0.03～0.05％。
所述的制备方法，包括如下主要步骤：
(1)回火步骤：500-600℃，保温时间7-9h，空冷；
(2)淬火步骤；700-800℃，保温时间1-2h，水冷；
(3)表面处理步骤：
s1、物理方法去除表面毛刺，采用砂纸将弹簧钢表面进行打磨；
s2、化学方法去除表面毛刺，将打磨后的弹簧钢在室温下置于盐酸液溶液中1-2h；
s3、去除表面油渍，将弹簧钢置于碱液中浸泡1-2h，温度35-40℃；
s4、将弹簧钢置于去离子水中浸泡1-2h，更换一次去离子水再浸泡1-2h，温度40-50℃；
s5、将弹簧钢置于发蓝液中，水浴加热至40-50℃，保温5-10min；
s6、取出弹簧钢置于纯水中浸泡1-20min，纯水温度为30-40℃；然后取出，烘干，得到产品。
步骤s2中，酸液是盐酸溶液；浓度为2-4mol/l。
步骤s3中，碱液为氢氧化钠溶液，浓度为2-4mol/l。
步骤s5中，发蓝液按照质量份数包括：mnhpo41.0-1.2、cuso40.5-1.2、h2seo30.8-1.5、h3po41-3、zno5-6、naoh400-500、；所述发蓝液的ph值为4-5。
本发明的有益效果为：
(1)本发明所制备的弹簧钢硬度显著的高于常规优质合金弹簧钢，极大的提升了弹簧钢的耐磨性能，该弹簧钢工艺性能优良，能满足制管弯曲要求和产品的使用要求。适合在载荷环境下正常的工作，对制造弹簧材质具有较高的屈服强度，克服常规优质合金弹簧钢硬度低，耐磨性弱的缺点，减少材料的消耗，提升生产效率；并且具有较长的寿命，其性价比高，适合工业制造领域的大面积推广使用。
(2)本发明具有工艺简单、能耗低、处理时间短的特点，适用范围广并且是在常温下进行，不对弹簧零件的设计参数产生任何影响；本发明通过添加mn2+生成含硬质合金相的发蓝膜的一种发蓝处理液的处理弹簧钢，得到表面耐磨性和耐蚀性、附着力均较高的弹簧钢，克服了国内流行的常温发蓝、结合力和耐磨性差的不足
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
一种耐磨损弹簧钢，组分和配比为：c：0.28％，si：0.7％；mn：0.16％，cr：0.6％，p：0.002％，s：0.002％，b：0.05％，sr：0.0003％，sn：0.01％，sb：0.005％；余量fe和其他不可避免的杂质。
所述的制备方法，包括如下主要步骤：
(1)回火步骤：500℃，保温时间9h，空冷；
(2)淬火步骤；700℃，保温时间2h，水冷；
(3)表面处理步骤：
s1、物理方法去除表面毛刺，采用砂纸将弹簧钢表面进行打磨；
s2、化学方法去除表面毛刺，将打磨后的弹簧钢在室温下置于2mol/l的盐酸液溶液中2h；
s3、去除表面油渍，将弹簧钢置于2mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡2h，温度35-40℃；
s4、将弹簧钢置于去离子水中浸泡1h，更换一次去离子水再浸泡1h，温度40-50℃；
s5、将弹簧钢置于发蓝液中，水浴加热至40-50℃，保温5-10min；所述发蓝液按照质量份数包括：mnhpo41.0、cuso40.5、h2seo30.8、h3po41、zno5、naoh400；所述发蓝液的ph值为4-5。
s6、取出弹簧钢置于纯水中浸泡1-20min，纯水温度为30-40℃；然后取出，烘干，得到产品。
本实施例所得到的合金弹簧钢，经检测，硬度达到70hrc。
实施例2
一种耐磨损弹簧钢，组分和配比为：c：0.35％，si：3.5％；mn：2.0％，cr：1.5％，p：0.01％，s：0.02％，b：0.5％，sr：0.01％，sn：0.2％，sb：0.01％；ni：0.4％；余量fe和其他不可避免的杂质。
所述的制备方法，包括如下主要步骤：
(1)回火步骤：600℃，保温时间7h，空冷；
(2)淬火步骤；800℃，保温时间1h，水冷；
(3)表面处理步骤：
s1、物理方法去除表面毛刺，采用砂纸将弹簧钢表面进行打磨；
s2、化学方法去除表面毛刺，将打磨后的弹簧钢在室温下置于4mol/l的盐酸液溶液中1h；
s3、去除表面油渍，将弹簧钢置于4mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡1h，温度35-40℃；
s4、将弹簧钢置于去离子水中浸泡1h，更换一次去离子水再浸泡2h，温度40-50℃；
s5、将弹簧钢置于发蓝液中，水浴加热至40-50℃，保温5-10min；所述发蓝液按照质量份数包括：mnhpo41.2、cuso41.2、h2seo31.5、h3po43、zno6、naoh500；所述发蓝液的ph值为4-5。
s6、取出弹簧钢置于纯水中浸泡1-20min，纯水温度为30-40℃；然后取出，烘干，得到产品。
本实施例所得到的合金弹簧钢，经检测，硬度达到68hrc。
实施例3
一种耐磨损弹簧钢，组分和配比为：c：0.45％，si：5.0％；mn：2.5％，cr：3.0％，p：0.06％，s：0.04％，b：1.5％，sr：0.015％，sn：0.3％，sb：0.03％；ti：0.04％；余量fe和其他不可避免的杂质。
所述的制备方法，包括如下主要步骤：
(1)回火步骤：550℃，保温时间8h，空冷；
(2)淬火步骤；750℃，保温时间1.5h，水冷；
(3)表面处理步骤：
s1、物理方法去除表面毛刺，采用砂纸将弹簧钢表面进行打磨；
s2、化学方法去除表面毛刺，将打磨后的弹簧钢在室温下置于3mol/l的盐酸液溶液中1.5h；
s3、去除表面油渍，将弹簧钢置于3mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡1.5h，温度35-40℃；
s4、将弹簧钢置于去离子水中浸泡1.5h，更换一次去离子水再浸泡1.5h，温度40-50℃；
s5、将弹簧钢置于发蓝液中，水浴加热至40-50℃，保温5-10min；所述发蓝液按照质量份数包括：mnhpo41.1、cuso41.0、h2seo31.5、h3po42、zno5.5、naoh450；所述发蓝液的ph值为4-5。
s6、取出弹簧钢置于纯水中浸泡1-20min，纯水温度为30-40℃；然后取出，烘干，得到产品。
本实施例所得到的合金弹簧钢，经检测，硬度达到73hrc。
实施例4
一种耐磨损弹簧钢，组分和配比为：c：0.3％，si：4.0％；mn：0.18％，cr：2.0％，p：0.05％，s：0.03％，b：1.0％，sr：0.01％，sn：0.25％，sb：0.02％；ni：0.3％；ti：0.05％；余量fe和其他不可避免的杂质。
所述的制备方法，包括如下主要步骤：
(1)回火步骤：600℃，保温时间8h，空冷；
(2)淬火步骤；800℃，保温时间2h，水冷；
(3)表面处理步骤：
s1、物理方法去除表面毛刺，采用砂纸将弹簧钢表面进行打磨；
s2、化学方法去除表面毛刺，将打磨后的弹簧钢在室温下置于4mol/l的盐酸液溶液中1h；
s3、去除表面油渍，将弹簧钢置于3mol/l的氢氧化钠溶液中浸泡2h，温度35-40℃；
s4、将弹簧钢置于去离子水中浸泡1h，更换一次去离子水再浸泡2h，温度40-50℃；
s5、将弹簧钢置于发蓝液中，水浴加热至40-50℃，保温5-10min；所述发蓝液按照质量份数包括：mnhpo41.2、cuso41.2、h2seo31.0、h3po42.5、zno5.5、naoh500；所述发蓝液的ph值为4-5。
s6、取出弹簧钢置于纯水中浸泡1-20min，纯水温度为30-40℃；然后取出，烘干，得到产品。
本实施例所得到的合金弹簧钢，经检测，硬度达到75hrc。所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。