[发明专利]一种60Si2Mn弹簧钢两相区快速球化退火的方法

说明书

本发明提供了一种60Si2Mn弹簧钢两相区快速球化退火的方法，方法为：将60Si2Mn弹簧钢随炉加热至760℃；然后保温30min；然后进行冷却，控制冷却速率为120℃/h；待温度冷却至600℃以下后取出，冷却至室温，完成两相区快速球化退火。与现有技术相比，本发明工艺可以有效的球化60Si2Mn弹簧钢组织中的碳化物，得到了细小、弥散的球状碳化物组织。其球状碳化物组织的直径控制在0.28‑0.32um；还可以有效的降低60Si2Mn弹簧钢的硬度，提高其塑韧性，有利于其后续的机械加工。球化退火后的布氏硬度控制在175‑185HB，断后延伸率为25‑27％，弹性模量值为226‑279GPa。

技术领域

本发明属于金属热处理领域，具体涉及一种60Si2Mn弹簧钢两相区快速球化退火的方法，主要利用两相区球化退火热处理方式球化60Si2Mn弹簧钢种金相组织。

背景技术

60Si2Mn弹簧钢是弹簧钢系列中应用最广泛，最具有代表性的弹簧钢钢种，它的质量与发展水平也代表着弹簧钢系列的质量与发展水平。同时也是一个国家机械化水平高低的重要标志之一。弹簧在实际应用中承受各种载荷时表面应力最大，导致表面可能发生变形。弹簧尺寸精度不高可能会造成局部应力集中，导致微裂纹的出现，引起早期破坏，这都是影响弹簧钢寿命的主要因素。同时，为保证弹簧能够持续，稳定的工作，所受应力和变形均匀，要求弹簧钢材使用时必须具有较好的外形和尺寸精度。

60Si2Mn弹簧钢是应用比较广泛的弹簧钢种，考虑到弹簧钢的使用环境，大部分厂家在生产此种钢材会添加一定量的Cr、Ni等合金元素，以提高弹簧钢的强度、硬度和耐磨性。考虑到弹簧钢的后续加工，需要在弹簧零件成型前利用球化退火以改变组织，达到降低其硬度、提高塑韧性及便于后续热处理的目的。

通过球化处理工艺，60Si2Mn弹簧钢将会有一个适宜的切削加工硬度，以及良好的塑韧性便于冲压成型，针对于60Si2Mn弹簧钢球化退火工艺致力于用快速、简单、有效的方法使金相组织得到弥散、均匀、细小的球化金相组织。

发明内容

本发明的目的在于提供一种60Si2Mn弹簧钢两相区快速球化退火的方法，针对于60Si2Mn弹簧钢的合金化学成分制定出快速、简单、有效的球化退火工艺使材料的金相组织得到弥散、均匀、细小的球化金相组织。以便于使60Si2Mn弹簧钢达到降低其硬度、提高塑韧性及便于后续热处理的目的。

本发明具体技术方案如下：

一种60Si2Mn弹簧钢两相区快速球化退火的方法，包括以下步骤：

1)将60Si2Mn弹簧钢随炉加热至其Ac1与Ac3温度之间后，控制温度在760±10℃；

2)温度达到后，保温；

3)保温后，进行冷却，控制冷却速率为120±10℃/h；

4)待温度冷却至600℃以下后取出，冷却至室温，完成两相区快速球化退火。

步骤2)中保温时间为30±5min。

进一步的，经过上述方法处理后，60Si2Mn弹簧钢球状碳化物组织的直径控制在0.28-0.32um；布氏硬度控制在175-185HB；断后延伸率为25-27％；弹性模量值为226-279GPa。

本发明中利用公式计算60Si2Mn弹簧钢的奥氏体化温度Ac3和铁素体开始转变温度Ac1。考虑到等温球化退火的加热温度是控制在钢种铁素体转变与完全奥氏体的两相区温度，因此要先计算出60Si2Mn弹簧钢的奥氏体化温度Ac3和铁素体开始转变温度Ac1，因此为了两种温度的理论值计算如下：

①60Si2Mn钢种金属元素含量的测量：利用金属试样进行光谱测量，确定C元素及各类合金元素的含量；

②根据碳当量经验公式测算数焊缝金属碳当量：