[发明专利]一种提高汽车安全带卷簧用弹簧钢SK5抗疲劳性能的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于弹簧钢生产工艺领域，具体涉及汽车安全带卷簧用弹簧钢SK5的热处理方法。

背景技术

SK5钢是一种碳素弹簧钢，是专门用来制造各种弹簧和弹性元件或类似性能要求的结构零件的主要材料。具有优良的弹性性能，塑性和韧性。

采用某厂生产的冷轧带钢SK5生产的汽车用安全带卷簧对抗疲劳性能和疲劳寿命的要求是非常严格，许多高端汽车的安全带卷簧用钢都是依赖于进口的。在使用的时候希望抗疲劳性能和寿命越高越好。而用国内某厂生产的弹簧钢制造出的汽车安全带卷簧抗疲劳性能和寿命均不能满足用户的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高汽车安全带卷簧用弹簧钢抗疲劳性能的热处理方法，以期通过该方法提高上述弹簧钢的抗疲劳性能、延长其疲劳寿命。

本发明提高汽车安全带卷簧用弹簧钢抗疲劳性能的热处理方法，包括以下步骤：

(1)前处理：将所述的卷簧用弹簧钢表面涂一层防氧化脱碳的涂料；

(2)淬火：将步骤(1)处理后的卷簧用弹簧钢加热至850℃，保温30min，油冷至室温；

(3)再处理：将步骤(2)淬火后的卷簧用弹簧钢清洗干净后再涂一层防氧化脱碳的涂料；

(4)回火：将步骤(3)处理后的卷簧用弹簧钢试样加热至400℃，保温40min，空冷至室温。

本发明的科学原理：

钢在加热炉中加热的时候容易产生氧化脱碳现象，这对钢的抗疲劳性能和疲劳寿命是有很大影响的，而且在后续热处理过程中很难完全消除，所以在表层涂一层防氧化脱碳涂料来保证实验钢实在无氧化脱碳的前提下最大潜力的获得较好的抗疲劳性能和较高的疲劳寿命。淬火和回火工艺是使钢获得较好抗疲劳性能和较高疲劳寿命的一种热处理方法，本发明是通过实验获得具体的最优化的淬火温度，时间和回火温度和时间，并通过疲劳实验来验证。实验结果证明本发明热处理方法取得了显著的技术效果。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、防止了钢在加热过程中发生氧化脱碳的现象，消除了氧化脱碳现象对钢疲劳寿命的影响；

2、对钢的表面进行了保护，消除了钢的表面缺陷对钢疲劳寿命的影响；

3、本发明采用最优化淬火→回火的热处理制度，可以获得较高的抗疲劳性能和寿命，使国内能自己生产出优质的汽车安全带卷簧用钢而不需要依赖进口。

具体实施方式

以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

a、用某厂生产的冷轧弹簧带钢SK5制备稍大规格薄板试样9个，表面喷一层名为“世纪一号”的高温防氧化、防脱碳的有机涂料。

b、在淬火温度850℃、880℃、910℃；保温时间15min、30min、60min；回火温度400℃、430℃、460℃；回火时间40min、60min、90min下制定四因素三水平正交热处理实验方案。

c、向井式坩埚炉通入氩气，排净炉内空气。当炉温升至已设定的淬火加热温度时，再将准备好的试样由坩埚盛好，快速放入炉内。按实验方案保温一定时间后，将热处理试样放入HJ-30#机油中油淬，冷至室温。

d、淬火后试样经去油烘干后，表面需再涂上一层防氧化、防脱碳的有机涂料。然后再由坩埚盛好，放入已加热到设定的回火加热温度的加热炉内进行回火，保温一定时间后，将试样样取出，空冷至室温即可。

e、用上述热处理的薄板试样切成标准拉伸试样进行拉伸试验和该薄板制成的卷簧进行疲劳寿命的检测实验。

f、对拉伸断口形貌进行观察。韧窝大小均匀、尺寸较小，表明具有良好的塑性。

g、从实验结果可以得到最佳热处理方案：850℃淬火，保温30min；400℃回火，保温40min。

实验中测得本发明弹簧钢的屈服强度R_p0.2、抗拉强度R_m和延伸率A均符合力学性能标准

实验中测得本发明弹簧钢的疲劳寿命也超过韩国汽车安全带疲劳寿命标准。

表1.实验钢热处理正交实验方案

表2.最优热处理后实验钢的力学性能

表3.最优热处理后成品与韩国标准对照表