CN106319342A - 弹簧钢的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹簧钢的生产工艺，包括：步骤(1)弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.71～0.82％的C，3.1～3.5％的Si，0.3～0.5％的Mn，0.012～0.013％的Ti，0.1～0.2％的S和0.3～0.5％的Al；步骤(2)初炼；步骤(3)精炼；步骤(4)冷却成型；步骤(5)轧制；步骤(6)淬火，淬火分成两个阶段，在第一个阶段，淬火温度控制在700～750℃，淬火时间为40～50min，在第二个阶段，淬火温度控制在900～950℃，淬火时间为3～5min；步骤(7)回火。本发明提高了弹簧钢的抗疲劳性能。

Description

弹簧钢的生产工艺
技术领域
本发明涉及一种弹簧钢的生产工艺。
背景技术
强度、韧性和晶粒度等性能指标仅能间接地评价弹簧钢，抗疲劳性能才是反映弹簧钢的最重要指标，它不但可以反映弹簧钢的强度、韧性和晶粒度等各项性能指标的优劣，还能反映上述各性能之间的最佳匹配以及由这种性能之间的匹配对弹簧钢使用寿命的影响。而弹簧钢的内在质量与弹簧钢的抗疲劳性有很大的关联。因此，无论在弹簧钢的品种还是生产工艺方面的研究，都以提高弹簧钢的疲劳性能为最终目的。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种抗疲劳性能优异的弹簧钢的生产工艺。
本发明提供以下技术方案：
一种弹簧钢的生产工艺，包括：
步骤(1)将弹簧钢的原料混合均匀，弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.71～0.82％的C，3.1～3.5％的Si，0.3～0.5％的Mn，0.012～0.013％的Ti，0.1～0.2％的S和0.3～0.5％的Al，余量为Fe；
步骤(2)初炼，初炼在1300℃下持续5～10min，之后从1300℃开始以10～15℃/min的速度上升至1700℃，并在1700℃下再持续5～10min；
步骤(3)精炼，精炼的温度为1550～1600℃，在精炼进行10～15min后，送入温度在1550～1600℃的热氮气，吹送持续5min停止，精练一共持续时间为30～35min；
步骤(4)冷却成型，控制冷却速度为3～5℃/min，冷却至1100℃，在1100℃保持16～18min，之后继续进行冷却，控制冷却速度为15～19℃/min，直至冷却至常温；
步骤(5)轧制；
步骤(6)淬火，淬火分成两个阶段，在第一个阶段，淬火温度控制在700～750℃，淬火时间为40～50min，在第二个阶段，淬火温度控制在900～950℃，淬火时间为3～5min；
步骤(7)回火。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.82％的C，3.1％的Si，0.33％的Mn，0.012％的Ti，0.15％的S和0.34％的Al，余量为Fe。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，所述步骤(2)中，初炼在1300℃下持续10min，在1700℃下再持续10min。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，所述步骤(2)中，从1300℃开始以12℃/min的速度上升至1700℃。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，所述步骤(3)中，精练的温度为1550℃。
本发明提高了弹簧钢的抗疲劳性能。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种弹簧钢的生产工艺，包括：
步骤(1)将弹簧钢的原料混合均匀，弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.71～0.82％的C，3.1～3.5％的Si，0.3～0.5％的Mn，0.012～0.013％的Ti，0.1～0.2％的S和0.3～0.5％的Al，余量为Fe；
步骤(2)初炼，初炼在1300℃下持续5～10min，之后从1300℃开始以10～15℃/min的速度上升至1700℃，并在1700℃下再持续5～10min；
步骤(3)精炼，精炼的温度为1550～1600℃，在精炼进行10～15min后，送入温度在1550～1600℃的热氮气，吹送持续5min停止，精练一共持续时间为30～35min；
步骤(4)冷却成型，控制冷却速度为3～5℃/min，冷却至1100℃，在1100℃保持16～18min，之后继续进行冷却，控制冷却速度为15～19℃/min，直至冷却至常温；
步骤(5)轧制；
步骤(6)淬火，淬火分成两个阶段，在第一个阶段，淬火温度控制在700～750℃，淬火时间为40～50min，在第二个阶段，淬火温度控制在900～950℃，淬火时间为3～5min；
步骤(7)回火。
本发明精确设定了初炼的条件，首先在相对较低的温度下进行持续一定时间，使原料混合物相对于外侧的部分先发生变化，之后在以一定速度上升至较高温度下，使原料混合物的变化由外侧扩散至内侧。这有助于改善弹簧钢的外侧的组织结构，从而使弹簧钢外侧的力学性能更优异。
其次，本发明还精确设计了精练的条件，在精练进行至一定时间后，送入温度也在1550～1600℃的热氮气，吹送持续5min，继续精炼。上述操作有助于对熔液的上表面提供保护，并且使弹簧钢外侧的力学性能更好。
冷却成型分两个阶段进行，第一个阶段是在1100℃以上，以缓慢的速度降温，以便于在冷却过程中弹簧钢内部形成致密的组织；第二个阶段是在1100℃到室温，以相对于较快的速度冷却，降低三氧化二铝的脆性夹杂，以改善弹簧钢的抗疲劳性能。
在淬火阶段，分成两个阶段，在第二个阶段时，淬火温度更高，但持续时间更短，从而促使弹簧钢内部向马氏体转变，以提高弹簧钢的硬度和强度。
本发明制备得到的弹簧钢的疲劳极限可以达到990MPa，相比于传统工艺的800MPa，有了大幅度的提高。本发明的弹簧钢的抗拉强度可以达到2301MPa，断后伸长率为10.4％。
弹簧钢的原料组成中，C可以提高弹簧钢的强度和硬度；Si可以改善弹簧钢的弹性，并且可以提高耐酸性；Mn可以改善弹簧钢的强度。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.82％的C，3.1％的Si，0.33％的Mn，0.012％的Ti，0.15％的S和0.34％的Al，余量为Fe。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，所述步骤(2)中，初炼在1300℃下持续10min，在1700℃下再持续10min。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，所述步骤(2)中，从1300℃开始以12℃/min的速度上升至1700℃。
优选的是，所述的弹簧钢的生产工艺中，所述步骤(3)中，精练的温度为1550℃。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种弹簧钢的生产工艺，其特征在于，包括：
步骤(1)将弹簧钢的原料混合均匀，弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.71～0.82％的C，3.1～3.5％的Si，0.3～0.5％的Mn，0.012～0.013％的Ti，0.1～0.2％的S和0.3～0.5％的Al，余量为Fe；
步骤(2)初炼，初炼在1300℃下持续5～10min，之后从1300℃开始以10～15℃/min的速度上升至1700℃，并在1700℃下再持续5～10min；
步骤(3)精炼，精炼的温度为1550～1600℃，在精炼进行10～15min后，送入温度在1550～1600℃的热氮气，吹送持续5min停止，精练一共持续时间为30～35min；
步骤(4)冷却成型，控制冷却速度为3～5℃/min，冷却至1100℃，在1100℃保持16～18min，之后继续进行冷却，控制冷却速度为15～19℃/min，直至冷却至常温；
步骤(5)轧制；
步骤(6)淬火，淬火分成两个阶段，在第一个阶段，淬火温度控制在700～750℃，淬火时间为40～50min，在第二个阶段，淬火温度控制在900～950℃，淬火时间为3～5min；
步骤(7)回火。
2.如权利要求1所述的弹簧钢的生产工艺，其特征在于，弹簧钢的原料包括按质量百分比计的以下组分：0.82％的C，3.1％的Si，0.33％的Mn，0.012％的Ti，0.15％的S和0.34％的Al，余量为Fe。
3.如权利要求1所述的弹簧钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，初炼在1300℃下持续10min，在1700℃下再持续10min。
4.如权利要求3所述的弹簧钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，从1300℃开始以12℃/min的速度上升至1700℃。
5.如权利要求1所述的弹簧钢的生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，精练的温度为1550℃。
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付广艳 主编: "《机械工程材料》", 28 February 2014, 北京理工大学出版社 *

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