專利名稱：一種汽車鋼板彈簧用彈簧鋼pag水溶性淬火介質(zhì)熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車鋼板彈簧SiMn系彈簧鋼P(yáng)AG水溶性淬火介質(zhì)熱處理工 藝，屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
因?yàn)閭鹘y(tǒng)SiMn系彈簧鋼淬火的介質(zhì)都是用機(jī)械淬火油類，但機(jī)械淬火油類 介質(zhì)相對(duì)冷速較低，對(duì)于16mm厚以上SiMn系彈簧鋼的淬透性低，因此選用SiMn 系彈簧鋼淬火材料規(guī)格在保證淬透性的范圍很小。且機(jī)械淬火油類在熱處理運(yùn) 用一段時(shí)間后因高溫易造成化學(xué)有機(jī)鏈的斷裂，化學(xué)成分不穩(wěn)定致使造成彈簧 鋼淬火不均，形成淬火應(yīng)力導(dǎo)致變形大等缺陷。同時(shí)對(duì)運(yùn)用的淬火油冷速不易 檢測，而且容易造成火災(zāi)和對(duì)環(huán)境嚴(yán)重影響。利用PAG水溶性淬火介質(zhì)配比簡 單、便易檢測，運(yùn)用范圍廣能控制工件的應(yīng)力變形，同樣的SiMn系彈簧鋼淬透 性能達(dá)到40mm厚左右，且運(yùn)用該工藝能保證鋼板彈簧熱處理長期質(zhì)量穩(wěn)定，在 環(huán)境保護(hù)方面安全無公害。
發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種汽車鋼板彈簧SiMn系彈簧鋼P(yáng)AG水溶性淬火介質(zhì)熱處理 工藝，目的是要解決厚規(guī)格SiMn系彈簧鋼在淬火時(shí)淬透性的提高，保證淬火獲 得較大的淬硬深度同時(shí)保證使工件熱應(yīng)力與組織應(yīng)力最小。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是利用PAG這種聚合物在室溫下無限溶于水，因 為其分子鏈的氧原子與水極易形成氫鍵結(jié)合，隨著溶液液溫的升高，水分子熱振動(dòng)的加劇，氫鍵的結(jié)合力逐漸減弱，當(dāng)達(dá)到一定值的溫度時(shí)，其氫鍵就會(huì)同 時(shí)脫落，使原來溶于水中的聚合物從溶液中脫溶出來，形成懸浮于溶液中的小 液滴，使原溶液變得混濁，聚合物呈現(xiàn)出不溶相，反之溶液會(huì)恢復(fù)原狀，再次
形成清澈均勻的溶液。這個(gè)過程完全使可逆的，也叫它逆溶點(diǎn)。故PAG聚合物 的水溶液有可逆性，當(dāng)熱金屬侵淬于淬火液中，圍繞著金屬富PAG聚合物的包 裹層，控制了金屬表面的散熱速度，達(dá)到控制鋼板彈簧的淬火裂紋和應(yīng)力以及 工件的變形，由于PAG水溶性淬火介質(zhì)其淬火冷卻速度介于機(jī)械淬火油和水之 間，冷速可調(diào)。因此對(duì)于大截面的鋼板彈簧淬火的淬透性相對(duì)提高和淬火應(yīng)力 有一定的控制。
所述的SiMn系彈簧鋼最大冷速控制范圍為Vmax=200°C/s 150°C/s; 300°C 時(shí)的冷速控制范圍在50°C/S 20°C/S，在上述范圍內(nèi)的SiMn系彈簧鋼淬火組織 轉(zhuǎn)變和應(yīng)力控制狀態(tài)時(shí)比較理想的。因此根據(jù)上述所明確的特點(diǎn)，控制PAG水 溶性淬火介質(zhì)濃度、攪拌均勻程度和溶液溫度是關(guān)鍵。
所述的介質(zhì)濃度控制在10%到13%之間，高于13%時(shí)加水稀釋到控制范圍 內(nèi)，低于10W時(shí)添加PAG原液，經(jīng)攪拌均勻采用糖量折光儀檢測其濃度到穩(wěn)定為 止并在控制范圍內(nèi)。如果濃度不均的PAG水溶性淬火液工件在淬火后易造成淬 硬層深度不均和形成較大的淬火應(yīng)力。
所述的介質(zhì)溫度控制在30°C 50°C，采用冷卻循環(huán)裝置進(jìn)行控制，設(shè)置冷卻 塔、循環(huán)管道和泵與淬火槽配套安裝。溫度過高時(shí)開啟冷卻系統(tǒng)，溫度過低一 般采用加熱的方式升溫。
本發(fā)明的具體熱處理工藝過程，采用如下步驟
l.確定材料，根據(jù)GB1222-84《彈簧鋼》標(biāo)準(zhǔn)確定材料化學(xué)成分和機(jī)械性 能已明確彈簧鋼淬透性的規(guī)格范圍。2. 確定PAG水溶性淬火介質(zhì)的濃度，根據(jù)ISO《工業(yè)淬火油冷卻性的測定. 鎳合金探測實(shí)驗(yàn)法》用儀器測定淬火液在5%濃度到15%濃度的各個(gè)溫度點(diǎn)冷速 不同，根據(jù)各濃度所測的在30(TC時(shí)的冷速，確定材料淬火介質(zhì)的濃度。
3. 根據(jù)所用淬火槽的大小確定淬火液的攪拌、冷卻系統(tǒng)(水泵、循環(huán)管道、 冷卻塔等)。同時(shí)要把握好攪拌速度，控制淬火液在槽內(nèi)的流動(dòng)速度，保證不產(chǎn) 生淬火液氣泡而影響工件淬火的均勻性，介質(zhì)溫度控制在30'C 5(TC,溫度過高 時(shí)開啟冷卻系統(tǒng)，溫度過低一般采用加熱的方式升溫。
4. 設(shè)定好工件淬火加熱溫度，根據(jù)加熱爐的規(guī)格確定保溫時(shí)間使工件組織 完全奧氏體化后入介質(zhì)中淬火。要保證工件的淬火應(yīng)力最小和淬透性即保證高 溫段(870 600°C)快速冷卻，低溫段(500~300°C)緩冷，才能獲得較大的淬 硬深度和熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的最小。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施實(shí)例
汽車后鋼板彈簧(EQ140后總成)熱處理生產(chǎn)過程
熱處理技術(shù)要求
鋼板彈簧材質(zhì)60Si2Mn
鋼板彈簧規(guī)格16*75
鋼板彈簧硬度服C40.5、7
鋼板彈簧金相組織l-5級(jí)回火屈氏體
其他技術(shù)要求見GB/T19844-2005《鋼板彈簧》標(biāo)準(zhǔn)和圖紙要求。 熱處理生產(chǎn)工藝步驟如下
一、PAG水溶性淬火介質(zhì)配置和配套使用1. 配置PAG水溶性淬火介質(zhì)，濃度控制在10-13%。
2. 開啟淬火槽內(nèi)裝有的攪拌循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)對(duì)PAG水溶性淬火介質(zhì)進(jìn) 行攪拌，攪拌約15分鐘或更長時(shí)間，在淬火槽內(nèi)不同位置分別提取配置好的介 質(zhì)樣品，用糖量折光儀檢測不同位置樣品的濃度，直至不同位置淬火介質(zhì)濃度 一致，其目的是保證介質(zhì)濃度的一致性。開啟冷卻系統(tǒng)保證淬火介質(zhì)溫度控制 在30-50 。C
二、 工件準(zhǔn)備和檢測
1. 對(duì)原材料60Si2Mn， 16*75彈簧扁鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能進(jìn)行檢驗(yàn)。
2. 用糖量折光儀測定淬火介質(zhì)的濃度為11%，淬火介質(zhì)溫度控制在38°C
三、 工件淬火和檢測
1. 設(shè)定加熱爐爐膛溫度為960士1(TC對(duì)應(yīng)工件溫度為870°C，加熱保溫時(shí)間 充足后工件入介質(zhì)淬火。
2. 金相檢驗(yàn)60Si2Mn， 16*75鋼板彈簧淬火后金相組織狀態(tài)為淬火馬氏體， 整個(gè)截面淬火馬氏體含量大于95%以上。
3. 采用硬度階梯法檢測淬火工件硬度范圍以及淬硬深度，從淬火工件截面 每隔2mm打一點(diǎn)洛氏硬度一直到截面中心，其結(jié)果在HRC59-HRC61之間，符合 要求。
4. 在淬火過程中攪拌循環(huán)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)始終在開啟狀態(tài)，其目的保證鋼 板彈簧淬火的均勻性。
四、 工件回火和檢測
1. 設(shè)定鋼板彈簧回火溫度和時(shí)間，回火溫度在500土1(TC。
2. 將60Si2Mn， 16*75鋼板彈簧立即放入回火爐內(nèi)保溫1小時(shí)30分鐘進(jìn)行 回火。3.經(jīng)回火后鋼板彈簧的硬度和金相組織為硬度HRC43-45;金相組織為三級(jí) 回火屈氏體。
五、鋼板彈簧總成檢測
根據(jù)GB/T19844-2005《鋼板彈簧》標(biāo)準(zhǔn)和圖紙要求對(duì)鋼板彈簧各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn) 行檢測其結(jié)果如下-
機(jī)械性能經(jīng)上述熱處理工藝加工機(jī)械性能完全合格。
臺(tái)架疲勞試驗(yàn)按圖紙標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品臺(tái)架疲勞壽命為16萬次，遠(yuǎn)超過8萬 次合格品標(biāo)準(zhǔn)。
其他各項(xiàng)指標(biāo)，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品圖紙要求。
權(quán)利要求
1、一種汽車鋼板彈簧SiMn系彈簧鋼P(yáng)AG水溶性淬火介質(zhì)熱處理工藝，利用PAG聚合物的水溶液有可逆性，當(dāng)熱金屬侵淬于淬火液中，圍繞著金屬富PAG聚合物的包裹層，控制了金屬表面的散熱速度，達(dá)到控制鋼板彈簧的淬火裂紋和應(yīng)力以及工件的變形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱處理工藝，主要通過下述步驟完成① 、PAG水溶性淬火介質(zhì)配置和配套使用；② 、工件熱處理過程中的工藝參數(shù)設(shè)置和控制；③ 、通過上述工藝加工的產(chǎn)品經(jīng)檢測質(zhì)量穩(wěn)定，該工藝使鋼板彈簧的規(guī)格 范圍增大，成本節(jié)約、無公害、安全可靠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車鋼板彈簧SiMn系彈簧鋼P(yáng)AG水溶性淬火介質(zhì)熱處理工藝，利用PAG聚合物的水溶液有可逆性，當(dāng)熱金屬侵淬于淬火液中，圍繞著金屬富PAG聚合物的包裹層，控制了金屬表面的散熱速度，目的是要解決厚規(guī)格SiMn系彈簧鋼在淬火時(shí)淬透性的提高，保證淬火獲得較大的淬硬深度同時(shí)保證使工件熱應(yīng)力與組織應(yīng)力最小。
文檔編號(hào)C21D1/56GK101429591SQ200810143559
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者壯 屈, 偉 羅, 羅小紅 申請(qǐng)人:長沙勝通汽配科技發(fā)展有限公司