完整word版金属材料与热处理技术课程设计 汽车板簧的热处理工艺

1、1、零件图图（1）汽年板赞实物图及所在LrIEILength1180Width75hn680816汽车板费零件图及尺寸2、服役条件汽车板赞是由不少于1片的弹赞钢希加组合而成的板状弹赞。在汽车行驶的 过程中承受各种应力的作用.其中以反复弯曲应力为主，绝大多数是疲劳破坏。即服役条件为冲击.振动或长期交应力。3. 所需性能及技术要求应具有高的疲劳强度和等性能。其性能要求:RpollSOMPa, Rml280MPa, Aio55%,Z2O%。生产过程屮，用硬度和观察金相组织来表小技术要求:淬火后硬度263HRC,回火后硬度：4243HRC。4、选择材料性能 材料65Mn50CrVA60Si2Mn65S

2、i2MnWA我们从以下四中常用弹簧钢中选择材料制造汽车板赞并进行分析。65Mn、50CrVA. 60Si2Mn. 65Si2MnWAo 下表为性能参数的比较。屈服强度/MPa 800115012001700抗拉强度/MPa 1000130013001900断后伸长率/%10断面收缩率/% 3025204, 1 65Mn它强度高.淬透性好.脱碳倾向比硅钢小、价格低、切削加工性好。但过热敏感性大，易产生淬火裂纹，并有回火脆性。用途广泛，用于制造各种截面较小 的扁、圆弹、板和弹片。虽然65Mn价格低，但容易产生淬火裂纹,影响产品的合格率共至使用寿命。此外，屈服强度、抗拉强度都不符合性能耍求故不选用。

3、4.2 55CrVA该钢是高级优质弹賞钢。具有良好的耐腐蚀性，良好的回火稳定性，当加热到3o(rc弹性仍可保持。该钢切削加工性尚好。但塑性牧差。焊接性差。适用于 制造重要的承受大应力的各种弹赞，使用温度不超过4o(rc。由于板加工过程中需耍校真和卷耳，而55CrVA的塑性较差，且屈服强度未达到性能要求，故不选用。4. 3 65Si2MnWA该钢是含鹤弹赞钢，价格髙，用于制造耐高温且耍求强度更大，或截而较大的弹。虽然性能很好，但由于价格高，为了降低成本提升产品竞争力，故不选用。4.4 60Si2Mn表1. 60Si2Mn的化学成分成分CSiMnCr含量0. 56-0. 641. 502. 000

4、. 600. 90WO. 35它是用途十分广泛的一种合金弹赞钢。该钢淬透性好。淬火回火后具有较髙的强度和弹性极限。较高的屈强比(6 0.2/6 b)和抗松弛能力及回火稳定性。元素分析：(1)同时加入硅、锭，能显苦强化基体铁素体，大为提高了钢的弹性极限，屈强比可达到0.80.9,而且疲劳强度也显著提高。(2) 硅镭元素的共同作用提高了钢的淬透性,(3) 硅还有效地提高了回火稳定性，猛提髙了耐磨性。(4) 硅促进脱碳倾向，镒增大了钢过热敏感性，但是两考复合加入后，硅镭钢的脱碳和过热敏感性较硅钢.猛钢为小(5) 还是会因过热敏感性产生淬火裂纹，因脱碳对工件耐磨性.疲劳强度产生显苦影响。表2. 60S

5、i2Mn的临界点临界点Ac3Ar3AclAriMs温度厂C8107757507002305. 汽车板簧工艺5. 1前处理加工工艺路线：下料一校直f钻孔一卷耳一淬火+中温回火f喷丸f装配f预压缩。热处理前材料的组织为铁素体和珠光体。对原材料的耍求比较严格，是考虑到弹寮的工作条件和性能要求.为确保其获得理想的技术指标，一般供货状态为热轧交货。热轧状态相当于正火处理。目前不少钢铁企业采用控制轧制，由丁终轧温度控制很严格，并在终轧后采取强制冷却措施，因而钢的晶粒细化，交货钢材有较高的综合力学性能。通常技术耍求为钢材的化学成分.表面脱碳层的深度及游离态的石墨等夹杂物符合规定，表面不允许有麻点.裂纹.锈蚀

6、.折栓.斑疤、气泡及斥入的氧化皮和枝边碎裂等致命缺陷。5. 2热处理工艺热处理工艺流程为：预热f加热f冷却f中温回火f冷却。淬火后必须及时进行回火处理。本课程设计采用的液压步进炉型号为BJL-2520-13。5. 2. 1预热预热温度为防止快速加热产生的热应力导致工件变形开裂，需要进行一次预热处理。预热温度通常为480500C-取5009。根据公式计算，合金钢的每毫米有效厚度加热时间为1. 7min,有效厚度为8mnb计算得预热保温时间为14min。5. 2. 2淬火淬火温度最佳温度为8705C由于汽车板寮为长条状结构在炉中为连续加热，自炉内传出到进入液压淬火机需要一定的时间，因此其在步进炉中

7、快速加热到920930取92CrC。在液斥淬火机内进行油冷前，此时板赞的温度为860-880,符合淬火温度的耍求。鉴于60Si2Mn过热敏感性较强，晶粒易于粗大，淬火温度不宜过髙，所以淬火温度为870C。加热时间按经验公式计算，加热系数为L5min/mm,装炉系数为1.4（装炉方式见下图），有效厚度为8nun计算得加热时间为17mino1.4板赞在加热炉内保温时间结束后，采用链板式输送链将板赞在淬火机上自动夹紧成形，入油冷却左右摇摆，自动卸片，再经输送带传递出淬火油池。淬火介质：5#机械油。合金弹费钢的临界冷却速度较低为防止淬火开裂，在油中冷却是可行的，可获得细致的马氏体组织，但应防止淬火油混

8、进水，将会在板赞表而生成一层导热不良的蒸汽膜，使冷却能力下降，并导致淬透性不良。汕温控制在20-50Co淬火后马氏体级别在5级左右，淬火后基本硬度63HRCo预热+淬火工艺曲线5. 2. 3回火回火温度汽车板赞的回火温度应在460540范闱内进行，以获得回火屈氏体组织。需要注意此时碳化物未明显长大，具有应力分布特征，基体a相仅发 生回复过程，保持马氏体针状和一定的强化效果，使回火屈氏体有较髙的弹性极限。因为用较低的温度（460C）回火，虽然弹性极限和强度极限都比较高，但韧性低，比较脆，疲劳极限往往不高；而用较高的温度（50（rC）回火，韧性较高,但强度和弹性极限乂太低。根据该服役条件的具体要求

9、而言，应具备强韧性的要求，因此应采用46（rC作为回火温度。保温时间根据经验公式T二a kD,加热系数取1. Smin/ramr有效厚度为8nun,装炉系数为2.2 （装炉方式见下图九计算得回火时间为264inim但为了释放热应力，回火时间至少要30mino保温时间为1, 52h。保温结束后水冷。回火工艺曲线图5.3喷丸为了提高弹的强度和疲劳寿命，要对热处理后的板进行喷丸处理。强化层内形成较高的残余应力，由于弹赞表面圧应力的存在，当弹赞承受载荷时可以抵消一部分抗应力，从而提髙弹赞的疲劳强度。喷丸处理采用压力为0. 405MPa的压缩空气，用离心机以70m/s的线速度P将直径为e 0.3O.Smm的钢丸喷射到板弹赞我面。通过高速度的铁丸射向弹簧表面，使表层发生塑性变形而处于压力状态，从而提高弹的疲劳极限，以及改善表面质帚，这样可以使弹赞的寿命提高11.5倍。该汽车板赞使用温度为230-C以下，因为230C是马氏体相