65Mn刹车弹簧热处理工艺设计 副本

1、沈阳大学热处理课程设计 沈阳大学热处理课程设计 本课程设计了 65Mn刹车弹簧热处理工艺设计。主要包括淬火、低温回火等过 程。在不同阶段，根据需求不同选择恰当方式进行处理，可获得不同的性能要求。65Mn锰提高淬透性， 12mm勺钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经 热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。热处理及冷拔硬 化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；在相同表面状态和完全淬透情况下，疲 劳极限与合金弹簧相当。关键词：65Mn淬火，低温回火目 录11.1课程设计的目的 1.2热处理工艺课程设计的任务1.3课程设计题目 第二部分 课程设计的内容及部分2.1设计要求 2

2、.2 65Mn刹车弹簧热处理设计的分析 2.2.1工作条件 2.2.2失效形式 2.2.3性能要求 2.3 65Mn 材料 3、设计说明 3.1加工工艺流程3.2具体热处理工艺3.2.1锻造工艺3.2.2预备热处理工艺3.2.3机械加工3.2.4淬火+低温回火热处理工艺4、分析与讨论105、结束语12参考文献13第一部分概述1.1课程设计的目的热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理 原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其 所学知识得到巩固和发展。（2）学习热处理工艺设计的一般方法，热处

3、理设备的选用等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资 料、手册、标准和规范1.2热处理工艺课程设计的任务根据技术要求，选定相应的热处理方法，制定热处理工艺参数，画出热处理工 艺曲线图，分析各热处理工序中材料的组织和性能，选择热处理设备。1.3课程设计题目65Mn刹车弹簧钢热处理工艺 部分 课程设计的内容及步骤2.1设计要求65Mn氐合金圆钢必须应具备高的弹性极限和高的屈强比，以避免弹簧钢在高 载荷下产生永久变形；同时还要求有良好的淬透性和低的脱碳敏感性，使弹性极限 大幅度降低；以及良好的表面质量，在冷热状态下容易加工成形和良好的热处理工 艺性。在热状态下成型的

4、弹簧热成型弹簧钢的热处理工艺。用这种方法成型弹簧钢 多数是将热成型和热处理结合在一起进行的，而螺旋弹簧钢则大多数是在热成型后 再进行热处理。这种弹簧钢的热处理方式是淬火 +中温回火,热处理后组织为回火托 氏体。这种组织的弹性极限和屈服极限高，并有一定的韧性。2.2 65Mn刹车弹簧热处理设计的分析2.2.1工作条件用于冷态金属成型的模具钢称为冷作模具钢，如制造各种冷冲模，冷拉模， 冷挤压模的钢种。这类模具工作时的工作温度一般不超过200300C2。65Mn钢是我国最常用的冷作模具钢之一，由于其具有硬度高、强度大、热处 理时体积变形小等特点，故多用于高负荷、高精度、高寿命的冷变形模具。被广泛 用

5、来制造承受负荷大、生产批量大、耐磨性要求高，热处理变形量要求小和形状复 杂的零件。222失效形式冷模具钢的主要失效形式有过载时效、磨损失效、咬合失效和疲劳失效四种。过载失效。模具材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷 （包括随机波动载荷） 作用引起的失效，当材料韧性不足易产生脆断和开裂，当强度不足易产生变形和镦 粗失效。冷挤压和冷镦模具易产生此类失效。磨损失效。模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗，使工作部位（刃口、冲头）形状和尺寸发生变化引起的失效。对工作表面尺寸和质量要求高的冲裁 模、挤压模易产生此类失效。咬合失效。模具工作部位与被加材料在高压力摩擦下，润滑膜破裂发生咬合-被加工材料“冷焊”

6、到模具表面，引起被加工产品表面质量出现划痕等失效。在 拉深、弯曲模及冷挤压模中易发生此类失效。多冲疲劳失效。冷作模具承受的载荷都是以一定冲击速度和能量反复作用， 其工作状态与小能量多冲疲劳实验相似。由于材料硬度高，多冲疲劳寿命多在 10005000次左右，而且裂纹萌生期占绝大部分，疲劳源和裂纹扩展区不明显。多 冲疲劳失效常见于重载模具，如冷挤压、冷镦冲头模具。2.3.3性能要求冷冲模具主要用于完成金属或非金属材料的冷态成型，包括冲裁模、弯曲模、 拉深模、挤压模、镦锻模等3。冲裁模工作部位是刃口，要求工作中刃口不易崩刃，不易变形，不易磨损和 不易折断。弯曲和拉深模用于板材料的成型，工作应力一般不

7、打。拉深模要求工作面保 持光洁，不易发生粘附磨损和擦伤；弯曲模初以上要求外，还要求有一定的抗断裂 能力。挤压模和镦锻模主要用于材料体成型，工作应力大，其中挤压模具应力更大。材料在型腔中剧烈变形同时产生热量，模具在反复应力和温度约300 C环境中工作。要求模具工作时不易变形，不易开裂，不易磨损。2.3 65Mn 材料锰提高淬透性淬透性，直径 12m m的钢材油中可以淬透，表面脱钢倾向比硅钢 小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过敏性和回火脆性。用作小尺寸各 种扁、圆弹簧，坐垫弹簧、弹簧发条，也可制作弹簧环、气门簧、离合器黄片、杀y 车弹簧及冷拨钢丝令卷弹卷等。热处理范围：3、设计说明3.1

8、加工工艺流程65Mn刹车弹簧的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程：下料 -锻造-预备热处理-退火-淬火 +低温回火-回火-消除应力回火。65Mn成分5见表3.1。表3.1 A的化学成分（质量分数，%）CSiMnCrNiCu0.620.700.17V 0.370.90 V 1.20 0.25 0.30 4.51 1.2一7 8710一一RT8 15桔黄色31.0287 9一1.3362.2SST101浅黄色21.014一9.5一1.3361.2冷却的性参数表2特性温度(C)特性时间(S)最大冷却速度(C /S)冷却温度(C)水5760.91600400RT8 16 (中等搅拌)540

9、4.1200520RT8 16 （静止）44010.32804000.4%QYO7567631.8142604SST101一一1000204( 1000C油淬后回火)力学性能与回火温度的关系圜8 4 000 6 5 5 5胞O3F5回火温度eO O O O 20 0 0 0 4 2 05 0 5 0 1113 3 2 2(325物理性能65mn弹簧钢物理性能包括导电性能、导热性能、导磁性能。弹簧钢物理导 电性能是指65mn金属材料传到电流的物理性能能力。纯金属具有良好的导电物理性能。一般来说65mn金属材料纯度越高，导电物理性能也就越好。合金和弹簧钢 的导电物理性能一般都比纯金属差。工业上常使

10、用导电物理性能强的铜，铝制造导 电材料，用电阻很高的合金弹簧钢来坐电热元件。弹簧钢导热物理性能是65mn金属材料传到热量的能力。65mn弹簧钢金属中铜和银的导热物理性能最好。纯金属 的导热物理性能比合金和弹簧钢好，并随合金和弹簧钢元素的含量升高，导热物理 性能也越差。如咼碳钢、铸铁，65mri弹簧钢，碳钢，咼合金弹簧钢的导热物理性 能都比低碳钢、低合金钢差得很多。4、分析与讨论热处理缺陷特征、原因及防止措施热处理缺陷指在热处理生产过程中产生的使零件失去使用价值或不符合技术条 件要求的各种不足，以及使热处理以后的后序工序工艺性能变坏或降低使用性 能的热处理隐患。有裂纹、变形、残余应力、组织不合格

11、、性能不合格、脆 性。第一类热处理缺陷：最危险缺陷如裂纹，其中最主要是淬火裂纹，其次加 热裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹 等。热处理中最常见的缺陷是变形，其中淬火变形占多数。产生原因是：相变 和热应力。第三类热处理缺陷：生频率和严重性较低，如残余应力、组织不合 格、性能不合格、脆性及其它缺陷。概括为：热处理前、热处理中和热处理 后。热处理前：设计不良、原材料或毛坯缺陷。热处理中：工艺不当、操作不 当、设备和环境条件不合适。热处理后：磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬火、电 火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性；应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形 等。热处理缺陷的影响：直接

12、影响产品质量、使用性能和安全，所以准确分析 和判断十分重要。分析方法：断口分析（裂源位置、扩展方向、断裂性质和方 式）、化学分析（材料成分、沉积物、氧化物）、金相分析（晶粒、组织、晶界）、 力学性能试验（硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度）、验证试验（原工艺和改进工 艺对比）、综合分析（得出缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施 ）。产生原 因：内应力作用下发生，最终断裂。条件是内应力脆断强度。、断裂类别： 裂纹按扩展程度：（失稳）可发展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。断裂：脆性断 裂和韧性断裂。多数为脆性断裂（断口灰亮色）温速度过快（多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件）、表面增碳或脱碳合金钢

13、、低碳马氏体钢20SiMn2MoV高锰钢（Mn 13）、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、氢致裂 纹（条件：足够氢、对氢敏感的金相组织和三向应力。措施：脱氢、低温火、（但-油淬、自然时效、低氢淬火）温速度过快（多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高 合金钢铸件）、表面增碳或脱碳合金钢、低碳马氏体钢20SiMn2MoV高锰钢 （Mn 13）、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、对氢敏 感的金相组织和三向应力。措施：脱氢、低温回火、自然时效、低氢淬火）冶 金因素：材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。化学成分：、碳量超高，倾 向越大。、合金元素：双向作用。、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向

14、 大。球状组织倾向小。 截面尺寸过大或过小不易淬裂。截面突变处：淬裂倾向 大。加热：加热温度升高，淬裂倾向大；保温时间长，倾向大；加热炉（选用 真空或电炉）。冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂，在 Ms点以下时易淬裂 若缓慢冷却，也不易淬裂）。防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、水火、水-空气双液淬火。A、正确设计产品。技术性和经济性。结构设计 截面尺寸均匀；、圆角过渡；、形状：球形冷却快于板料。热处理条件、 形状复杂精度高的零件，粗精加工之间的淬火前应安排去应力退火。大截面零 件（直径或厚度 50）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化 退火。淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。高铬钢、轴

15、承钢和高速钢：避免偏 析，严重时应降低淬火温度。介质：真空、保护气氛、电阻、盐浴、火焰炉淬 裂倾向逐渐增大。加热速度：对碳素钢、低合金钢和中合金钢可较快速度加 热；对咼碳咼合金钢要合适；对大、复杂的咼锰钢、不锈钢、咼速钢和咼碳合 金钢采用限制加热速度或预热法。及时回火。局部包扎。其它热处理裂纹：回 火裂纹：多出现于高速钢或高合金工具钢。冷处理裂纹：高速钢刀具、工模具 冷至一80度以下的淬火处理时易出现裂纹。时效裂纹：高温合金多。磨削裂 纹：出现于淬硬工具钢或经渗碳、碳氮共渗并淬火的零件。电镀裂纹：由于内 应力引起应力腐蚀裂纹。产生原因：热处理应力引起。对质量影响最大：淬火 变形。类别：尺寸变化

16、和形状畸变。影响因素：成分 （Mn、Cr、Si、Ni、Mo B 等降低Ms点，减小淬火变形）。工业上应用：微变形钢（含较多的 Si、W V等 合金元素）。粒状组织变形小，片状较大，条状变形最大。组织愈均匀，变形 越小。应力集中越严重，则变形倾向越大。形状愈不对称，或冷却的不均匀性 愈大，淬火后变形也愈明显。工艺参数：不均匀加热，加热温度（组织应力 小、热应力大），冷却速度（越快f内应力越大f变形越大）冷处理目的：保 持精度和尺寸稳定。冷处理使体积膨胀；低温回火和时效一方面使体积缩小， 另一方面引起形状畸变。机械矫正法：冷压校正、热压校正、加压回火校正、 锤击校正。热处理校正：在 Ac1温度以下

17、加热急冷：对胀大变形的工件进行收 缩处理；淬火胀大法：对收缩变形的工件进行胀大处理。5、结束语65Mn刹车弹簧片热加工工艺流程一般为：下料-锻造-预备热处理-退火- 正火-低温回火-淬火-回火-消除应力回火。在热处理过程，不同处理得到不同 的组织形态，保证下一步有效地进行。对于出现的相关缺陷我们可以采用下列方法 进行修正脱氢、低温火、自然时效，控制冷却速度，机械矫正等方法。通过这次设 计使我了解到了 65Mn刹车片弹簧的热处理工艺过程以及相关的理论知识，对丰富 自己的知识面，提高自己的设计能力有很大帮助。 # 参考文献1朱正才.65M的锻造与热处理J:.热加工工艺，2009,38(19):16

18、6-168.2林约利.简明金属热处理工手册 M.上海：上海科学技术岀版社，2003 : 266-273 .3 中国机械工程学会热处理学会.热处理手册第二卷M：.北京：机械工业岀版社,2003:345-3544孙瑜.A钢热处理工艺研究J.2003,23(4):34-35.5崔忠圻，覃耀春.金属学与热处理MG.北京：机械工业岀版社，2007 : 345-347.吴晓峰，马坤，徐娜 等.A模具钢应用的主要问题与热处理研究进展J.2009,35(9):55-62.7徐志刚，刘效春，项传宝.Cr12、A锻件质量的工艺控制J .煤矿机械,2004(9) :83 - 85.倪兆荣.65M冷挤压模具热处理工艺的改进J .机械工人,2002(8) :47 - 48.9安玉枝.65M模具的热处理J .机械工人(热加工),2003(3) :28 - 29.14 沈阳大学热处