油淬火-回火鋼絲產(chǎn)品介紹

摘要：本文簡要介紹了油淬火-回火鋼絲的特性，現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品發(fā)展方向；以及產(chǎn)品生產(chǎn)流程和工藝控制要點，為用戶合理選用該類鋼絲牌號，訂購優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品提供了有用信息。
關(guān)鍵詞：油淬火-回火處理，預(yù)硬化處理，多次回火，在線探傷。
特殊鋼絲中有一部分產(chǎn)品最終需要在淬火-回火狀態(tài)下使用，傳統(tǒng)的做法是金屬制品廠提供冷拉或退火狀態(tài)的鋼絲，下游企業(yè)將鋼絲制成相應(yīng)零部件或元件，再進(jìn)行淬火+回火處理，強韌性達(dá)到預(yù)定要求后交付使用。因為零部件或元件的尺寸、形狀千變?nèi)f化，帶來最終熱處理爐千差萬別，勢必造成生產(chǎn)成本增加，熱處理性能波動加大。現(xiàn)在逐步演變成：將形狀不復(fù)雜、加工成形方便的零部件或元件用鋼絲的淬火+回火處理轉(zhuǎn)移到金屬制品廠進(jìn)行，由此形成了一個新品種——淬火-回火鋼絲。

1. 概況

油淬火-回火處理：

指將拉拔到成品尺寸的鋼絲，在連續(xù)爐中進(jìn)行淬火和回火處理，展開的鋼絲首先在連續(xù)爐中加熱到完全奧氏體化溫度，然后通過油槽淬火獲得馬氏體組織，再通過連續(xù)爐回火，獲得預(yù)期的強韌性。油淬火-回火鋼絲平直度好，力學(xué)性能的均勻性，制成零部件或元件后只需進(jìn)行低溫消除應(yīng)力處理即直接可使用。
油淬火-回火熱處理爐由張力放線裝置、加熱爐、油淬火槽、回火爐和收線機5個部分組成。常用于碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈性針布鋼絲、合金結(jié)構(gòu)鋼絲和馬氏體不銹鋼絲等成品熱處理，熱處理后鋼絲的顯微組織通常為回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體，具有很高的強度（硬度）、適宜的韌性和良好的挺直性能。

預(yù)硬化處理：

是一種特殊的油淬火-回火處理，指鋼絲拉拔到成品尺寸后進(jìn)行油淬火處理，然后根據(jù)牌號及使用情況，再進(jìn)行一次或多次高溫回火處理，使鋼絲的硬度或抗拉強度達(dá)到相應(yīng)級別的要求。常用于冷作模具鋼絲、熱作模具鋼絲和塑料模具鋼絲等成品熱處理。因為此類鋼絲碳和合金元素含量較高，油淬火-回火時必須采用一些特殊的工藝措施：

①為保證碳和合金元素充分溶解，必須提高奧氏體化加熱溫度（有的高達(dá)1150℃），延長保溫時間；

②淬火后鋼絲中殘留奧氏體含量大，為促使殘奧分解確保鋼絲達(dá)到預(yù)定硬度，必須選用多次回火的方法，回火保溫時間比一般回火要延長數(shù)倍到數(shù)百倍。

③一般淬火-回火處理時，回火的目的是：促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變成回火馬氏體、回火托氏體、回火索氏體或珠光體，回火后鋼絲的韌性和塑性顯著提高，但抗拉強度和硬度必然有不同幅度的下降。預(yù)硬化處理時，回火同樣有促使組織轉(zhuǎn)變的目的，但同時還具有沉淀硬化效應(yīng)，鋼中的Fe、Mn和合金元素（Cr、Mo、Ti、V、W、、Al等）的碳化物、氮化物或金屬間化合物（γ＇和γ＇＇相）沉淀析出，鋼絲可以做到在韌性和塑性顯著提高的同時，抗拉強度和硬度無明顯下降，甚至有所提高。

特殊的工藝要求決定了預(yù)硬化處理的設(shè)備與一般（彈簧鋼絲）油淬火-回火設(shè)備有很大不同：彈簧鋼絲通常選用連續(xù)爐進(jìn)行油淬火-回火處理，淬火爐最高使用溫度900℃，回火爐最高使用溫度600℃，爐長相對較短。硬化處理的淬火和一次回火通常也選用連續(xù)爐，但爐子的最高使用溫度和爐長均有大幅度的提高。目前世界先進(jìn)水平的預(yù)硬化處理爐，淬火爐最高使用溫度1150℃、有效加熱區(qū)長度22m；回火爐最高使用溫度700℃、有效加熱區(qū)長度30m。此外，收放線系統(tǒng)可對鋼絲施加一定的、可調(diào)整的預(yù)張力，以改善鋼絲的抗蠕變和抗應(yīng)力松弛性能。

一般說來，預(yù)硬化處理爐可以用于油淬火-回火處理，但油淬火-回火爐無法用于預(yù)硬化處理。更大的不同是：預(yù)硬化處理通常需進(jìn)行的2次或2次以上的回火，回火保溫時間以小時計算，無法在連續(xù)爐中完成，需在周期式退火爐中進(jìn)行，生產(chǎn)廠可配置不同規(guī)格的周期式氣體保護(hù)退火爐，為該類鋼絲的研制和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2. 油淬火-回火彈簧鋼絲

油淬火-回火彈簧鋼絲金相組織為均勻的回火馬氏體或回火索氏體，各向同性，；在抗拉強度相同條件下，比冷拉鋼絲具有更高的彈性極限，有良好的彈直性能，抗應(yīng)力松弛性能和抗蠕變性能優(yōu)于冷拉鋼絲；如要保證松馳率≤6.0%，冷拉碳素鋼絲的最高工作溫度為120℃，油淬火-回火碳素鋼絲的最高工作溫度為150℃，油淬火-回火合金鋼絲50CrV的最高工作溫度為200℃，55CrSi和60Si2MnA的最高工作溫度為250℃，65Si2MnWA的最高工作溫度為350℃。使用油淬火-回火鋼絲繞制的彈簧，經(jīng)消除應(yīng)力回火后直接使用，簡化了彈簧廠的生產(chǎn)工藝流程、降低生產(chǎn)成本；與原繞制后再淬火-回火的彈簧相比，彈簧表面脫碳與力學(xué)性能均勻性有了根本性改善，疲勞壽命有了數(shù)十倍的提高。目前日本的合金彈簧鋼絲標(biāo)準(zhǔn)，已完全用油淬火-回火狀態(tài)取代了冷拉狀態(tài)。我國近年來中大規(guī)格油淬火-回火鋼絲大有取代冷拉鋼絲趨勢。油淬火-回火鋼絲的缺點是處理不當(dāng)表面氧化、脫碳較重，影響疲勞壽命；鋼絲的氫脆敏感性強，抗應(yīng)力腐蝕性稍差。

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T18983-2003《油淬火回火彈簧鋼絲》是參照ISO/FDIS8458-3起草的，自2003年實施之日起，代替YB/T5008（原GB2271）《閥門用油淬火-回火鉻釩合金彈簧鋼絲》、YB/T5102（原GB/T4359-85）《閥門油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T5103（原GB/T4360-85）《油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T5104（原GB/T4361-85）《油淬火-回火硅錳彈簧鋼絲》、YB/T5105原（GB/T5362-85）《閥門用油淬火-回火鉻硅合金彈簧鋼絲》。目前世界最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會2011年10月發(fā)布，2012年4月正式實施的新標(biāo)準(zhǔn)：EN 10270-2:2011(E)《機械用彈簧鋼絲—第2部分：油淬火－回火彈簧鋼》。

油淬火—回火彈簧鋼絲

鋼絲的分類、代號、直徑范圍以及與鋼牌號的對應(yīng)關(guān)系

鋼絲直徑控制范圍
注：不圓度不大于尺寸允許偏差的一半

鋼絲表面檢驗
鋼絲表面光滑，不應(yīng)有對鋼絲使用可能產(chǎn)生有害影響的劃傷、銹蝕、折疊、結(jié)巴等缺陷，允許有最大深度不超過下
表規(guī)定深度的缺陷。VD級、TD級鋼絲不得有全脫碳，但允許有不大于d1.0%的部分半脫碳。                                  

  
熱處理
卷簧后，彈簧應(yīng)在380℃~420℃之間回火處理，以減輕表面應(yīng)力，拋丸后應(yīng)在250℃進(jìn)行熱壓或消除應(yīng)力處理。
交貨狀態(tài)
油淬火-回火
交貨形式
鋼絲以線圈形式交貨
 

力學(xué)性能                          
靜態(tài)級、中疲勞級力學(xué)性能表（同盤強度不大于50MPa)                       

高疲勞級力學(xué)性能表   (同盤強度不大于40MPa)


油淬火—回火彈簧鋼絲
材料介紹
鋼絲牌號55CrSiA、50CrVA,該材料加工性能好，抗拉強度、屈強比和彈減抗力都優(yōu)于其它鋼材，能承受更高的應(yīng)力負(fù)荷，特別適宜在工作應(yīng)力振幅高、疲勞性能要求更嚴(yán)的彈簧，如汽車發(fā)動機氣門彈簧、閥門彈簧、調(diào)節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、噴油嘴彈簧和安全閥簧等 。