專利名稱：高性能納米晶彈簧鋼板材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈簧鋼板材制造方法，特別是涉及一種高性能納米晶彈簧鋼板材 的制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)彈簧鋼的常規(guī)熱處理強化方法是按GBT1222-2007標(biāo)準進行淬火+中溫回火 處理，并獲得回火屈氏體組織，這種組織是以馬氏體回復(fù)后得到的針片狀和板條狀鐵素體 為基體及在其界面上分布短桿狀滲碳體的混合組織，短桿狀的滲碳體作為主要強化相。但 是，這種短桿狀的滲碳體易于造成應(yīng)力集中，而針片狀或板條狀的鐵素體易于造成解理斷 裂。為了挖掘傳統(tǒng)彈簧鋼的性能潛力，進一步提高其強度和許用應(yīng)力，以適應(yīng)更高要求的 彈性構(gòu)件的制造，并減輕構(gòu)件質(zhì)量、節(jié)能減排，開發(fā)高強度和短工藝流程彈簧鋼的制造方法 具有重要的經(jīng)濟社會意義。眾所周知，晶粒細化可以有效提高鋼的強度和韌性。發(fā)明專利 ZL200710092842. 4公開了一種合金彈簧鋼超細化馬氏體熱處理淬火強化工藝方法，該方法 利用奧氏體化后快冷到某一溫度等溫處理一段時間，使過冷奧氏體先發(fā)生少量下貝氏體轉(zhuǎn) 變，將每個過冷奧氏體晶粒分割成幾個區(qū)域，細化過冷奧氏體晶粒，再快冷淬火，使未轉(zhuǎn)變 的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而得到超細化馬氏體組織，然后再在觀0 300°C回火，得 到超細化的回火屈氏體組織，并使屈服強度得到提高，但使抗拉強度降低。這將會造成所制 造的構(gòu)件抗過載斷裂能力降低，從而影響使用安全性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種高性能納米晶彈簧鋼板材的 制造方法，所述方法是將60Si2Mn彈簧鋼鑄錠經(jīng)奧氏體軋制后淬火得到馬氏體組織板坯， 再在回火溫度范圍進行軋制，得到顯微組織由納米晶鐵素體和碳化物顆粒組成的納米晶板 材，其屈服強度和抗拉強度均得到大幅度提高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是a.熔煉商用60Si2Mn鋼，澆鑄成鑄錠。b.將鑄錠加熱到1190 1210°C保溫8 IOh,出爐進行粗軋開軋，4道次軋制成25mm厚的板坯，終軋溫度控制在980 1000°C。c.然 后空冷至930 950°C開始進行2道次精軋，得到13mm厚的板坯，控制精軋終軋溫度890 910°C，軋后停留aiiin，迅速在油中冷卻淬火，得到淬火板坯。d.將上述淬火板坯放入580 600°C的加熱爐中保溫8min。e.出爐迅速進行單道次軋制，軋制工藝為壓下量50%，軋制 線速度0.8m/s。f.軋后空冷到室溫。使用上述方法制造的高性能納米晶彈簧鋼板材具有納米晶粒鐵素體和納米碳化 物顆粒組織，鐵素體平均晶粒尺寸為80 lOOnm，碳化物顆粒平均尺寸為25 40nm ；抗拉 強度為1465 1505MPa，屈服強度為1351 1400MPao本發(fā)明的有益效果是(1)采用上述技術(shù)方案，彈簧鋼鑄錠經(jīng)奧氏體軋制后淬火，得到馬氏體組織板坯，
3再在回火溫度范圍進行軋制，得到顯微組織由納米晶鐵素體和碳化物顆粒組成的納米晶板 材，其屈服強度和抗拉強度均得到大幅度提高。鑄錠奧氏體軋制目的是細化奧氏體晶粒，其 淬火后得到細化的馬氏體組織，再在回火溫度范圍進行軋制，軋制形變與回火同時發(fā)生，使 碳化物析出顆粒更細小且分布更均勻，其抑制馬氏體發(fā)生動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶及晶粒長 大，從而得到納米晶粒鐵素體和納米碳化物顆粒的納米晶組織。與常規(guī)淬火+中溫回火處 理得到的針片狀和板條狀鐵素體及在其界面上分布短桿狀滲碳體混合組織相比，可以更為 有效降低組織造成的應(yīng)力集中和準解理脆性斷裂傾向。(2)上述技術(shù)方案，容易在軋制生產(chǎn)線上實施，而且與常規(guī)淬火+中溫回火處理相 比，大大縮短了處理周期，可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。(3)與常規(guī)淬火+中溫回火處理相比，采用上述技術(shù)方案處理得到的高性能納米 晶彈簧鋼板材的抗拉強度和屈服強度同時得到顯著提高。


圖1是實施例1高性能納米晶彈簧鋼板材微觀組織的透射電子顯微鏡照片；圖2是實施例1高性能納米晶彈簧鋼板材的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線；圖3是實施例2高性能納米晶彈簧鋼板材微觀組織的透射電子顯微鏡照片；圖4是實施例2高性能納米晶彈簧鋼板材的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
具體實施例方式實施例1用25kg真空感應(yīng)爐熔煉商用60Si2Mn彈簧鋼，澆鑄成直徑IOOmm的圓柱形鑄錠； 將鑄錠加熱到1190°C保溫IOh,出爐進行粗軋開軋，4道次軋制成25mm厚的板坯，終軋溫度 控制在980°C ；然后空冷至930°C開始進行2道次精軋，得到13mm厚的板坯，控制精軋終軋 溫度890°C，軋后停留2min，迅速在油中冷卻淬火，得到淬火板坯；將淬火板坯放入580°C的 加熱爐中保溫8min，出爐迅速以壓下量50%、軋制線速度0. 8m/s進行單道次軋制，軋后空 冷到室溫。采用JEM-2010型透射電子顯微鏡觀察組織沿板材縱截面觀察組織，測定晶粒和 碳化物顆粒尺寸。用DDL100型電子萬能試驗機測定抗拉強度和屈服強度，所用板狀拉伸試 樣按標(biāo)準ASTM E8-04金屬材料拉伸試驗方法給出的小試樣尺寸加工，拉伸軸平行軋制方 向，板面平行于軋面，標(biāo)距尺寸為25mmX6mmX3mm。測定結(jié)果表明，所制造的彈簧鋼板材具 有納米晶粒鐵素體和納米碳化物顆粒組織，鐵素體晶粒平均尺寸為80nm，碳化物顆粒平均 尺寸為25nm ；抗拉強度為1505MPa，屈服強度為1400MPa。實施例2用25kg真空感應(yīng)爐熔煉商用60Si2Mn彈簧鋼，澆鑄成直徑IOOmm的圓柱形鑄錠； 將鑄錠加熱到1210°C保溫他，出爐進行粗軋開軋，4道次軋制成25mm厚的板坯，終軋溫度控 制在1000°C;然后空冷至950°C開始進行2道次精軋，得到13mm厚的板坯，控制精軋終軋溫 度910°C，軋后停留2min，迅速在油中冷卻淬火，得到淬火板坯；將淬火板坯放入600°C的加 熱爐中保溫8min，出爐迅速以壓下量50%、軋制線速度0. 8m/s進行單道次軋制，軋后空冷 到室溫。采用JEM-2010型透射電子顯微鏡觀察組織沿板材縱截面觀察組織，測定晶粒和碳 化物顆粒尺寸。用DDL100型電子萬能試驗機測定抗拉強度和屈服強度，所用板狀拉伸試樣按標(biāo)準ASTM E8-04金屬材料拉伸試驗方法給出的小試樣尺寸加工，拉伸軸平行軋制方向， 板面平行于軋面，標(biāo)距尺寸為25mmX 6mmX 3mm。測定結(jié)果表明，所制造的彈簧鋼板材具有納 米晶粒鐵素體和納米碳化物顆粒組織，鐵素體晶粒平均尺寸為lOOnm，碳化物顆粒平均尺寸 為40nm ；抗拉強度為1465MPa，屈服強度為1351MPa。
權(quán)利要求
1.一種高性能納米晶彈簧鋼板材的制造方法，其特征是所述方法的工藝流程為a.熔煉商用60Si2Mn鋼，澆鑄成鑄錠；b.將鑄錠加熱到1190 1210°C保溫8 10h，出爐進行粗軋開軋，4道次軋制成22 ^mm厚的板坯，終軋溫度控制在980 1000°C ；c.然后空冷至930 950°C開始進行2道次精軋，得到13mm厚的板坯，控制精軋終軋 溫度890 910°C，軋后停留2min，迅速在油中淬火，得到淬火板坯；d.將上述淬火板坯放入580 600°C的加熱爐中保溫8min；e.出爐迅速進行單道次軋制，軋制工藝為壓下量50%，軋制線速度0.8m/s ；f.軋后空冷到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能納米晶彈簧鋼板材的制造方法，其特征是所述方法 制造的高性能納米晶彈簧鋼板材的顯微組織由納米晶粒鐵素體和納米碳化物顆粒組成，鐵 素體平均晶粒尺寸為80 lOOnm，碳化物顆粒平均尺寸為25 40nm ；抗拉強度為1465 1505MPa，屈服強度為 1351 HOOMPa0
全文摘要
一種高性能納米晶彈簧鋼板材的制造方法，所述方法為a.熔煉60Si2Mn鋼，澆鑄成鑄錠；b.將鑄錠加熱到1190～1210℃保溫8～10h，出爐進行粗軋，4道次軋制成22～26mm厚板坯，終軋溫度控制在980～1000℃；c.空冷至930～950℃開始2道次精軋，得到13mm厚板坯，控制精軋終軋溫度890～910℃，軋后停留2min，迅速在油中淬火，得到淬火板坯；d.將淬火板坯放入580～600℃的加熱爐中保溫8min；e.出爐迅速進行單道次軋制，工藝為壓下量50％，軋制線速度0.8m/s；f.軋后空冷到室溫。本發(fā)明可大幅度提高60Si2Mn彈簧鋼的力學(xué)性能，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。
文檔編號C21D8/00GK102071299SQ20101053530
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者張心金, 張福成, 王天生 申請人:燕山大學(xué)