零件名稱:不銹鋼彈簧,見圖8-26.
材質:0Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo)。
熱處理要求:淬火回火硬度42~48HRC。
1. 零件常見的失效形式及應具備的性能
彈簧是機械設備中的重要零件,主要起緩沖和減震的作用,有的彈簧在需要產生和恢復變形時,將機械動能轉換為形變能,或者將形變能轉換為機械動能。機械運行中,彈簧出現故障,會影響整個設備的功能,所以,彈簧應根據設計要求,保證其使用功能。彈簧在外力作用時,根據力的大小,保持規定的變形度是重要的條件之一,一般用熱處理后的硬度作為常見的考核指標。這個彈簧是某重要設備用的螺旋壓簧,除要求硬度和檢測力與變形度的對應關系外,還要求具有耐腐蝕性。
2. 材料選用原則和熱處理工藝選擇
彈簧需要有耐腐蝕性,所以,在不銹鋼范圍內選擇材料。在不銹鋼中,半奧氏體沉淀硬化不銹鋼具有較高的屈服極限和屈強比,可通過熱處理方法調整性能,適合制造彈簧。該彈簧材料選用半奧氏體沉淀硬化不銹鋼0Cr15Ni7Mo2Al。
3. 零件主要加工工序
拉絲-固溶處理(A)-加工成形-調整處理(B)-修形-時效沉淀硬化處理(C)-硬檢查-矯形-檢查。
4. 熱處理工藝分析及應注意問題
a. 固溶處理
0Cr15Ni7Mo2Al做彈簧用鋼絲的固溶處理,一般在鋼絲生產廠用專用熱處理設備進行。這種制作彈簧用鋼絲的固溶處理必須保證無脫碳、無氧化,所以,一般是在浴爐中進行的。固溶處理加熱至1050~1070℃,保溫時間依設備不同而定,采用水冷卻。經過固溶處理的0Cr15Ni7Mo2A1硬度很低,不超過120HB,便于加工成各種彈簧。
b. 調整處理
0Cr15Ni7Mo2Al是半奧氏體型沉淀硬化不銹鋼,Ms點很低,固溶處理后基本是奧氏體組織,必須經過調整處理,見圖8-27,使Ms點提高。經750~770℃調整處理后,Ms點可提高至90℃左右。冷卻后的組織基本是板條狀馬氏體,硬度可達300HB。
當然,這個調整處理是在用鋼絲卷制成彈簧后進行的。
c. 時效沉淀硬化處理
經過調整處理,材料的組織基本上是板條狀馬氏體,在此基礎上應進行時效沉淀硬化處理,見圖8-28,使鋁、鉬等沉淀相充分沉淀析出,使材料得到強化,獲得技術要求提出的性能。0Cr15Ni7Mo2Al彈簧經560~570℃時效處理后,硬度可達45HRC,滿足了設計的要求。