彈簧鋼的生產工藝的制作方法

本發明涉及一種彈簧鋼的生產工藝。

背景技術：

強度、韌性和晶粒度等性能指標僅能間接地評價彈簧鋼，抗疲勞性能才是反映彈簧鋼的最重要指標，它不但可以反映彈簧鋼的強度、韌性和晶粒度等各項性能指標的優劣，還能反映上述各性能之間的最佳匹配以及由這種性能之間的匹配對彈簧鋼使用壽命的影響。而彈簧鋼的內在質量與彈簧鋼的抗疲勞性有很大的關聯。因此，無論在彈簧鋼的品種還是生產工藝方面的研究，都以提高彈簧鋼的疲勞性能為最終目的。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明設計開發了一種抗疲勞性能優異的彈簧鋼的生產工藝。

本發明提供以下技術方案：

一種彈簧鋼的生產工藝，包括：

步驟(1)將彈簧鋼的原料混合均勻，彈簧鋼的原料包括按質量百分比計的以下組分：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，余量為Fe；

步驟(2)初煉，初煉在1300℃下持續5～10min，之后從1300℃開始以10～15℃/min的速度上升至1700℃，并在1700℃下再持續5～10min；

步驟(3)精煉，精煉的溫度為1550～1600℃，在精煉進行10～15min后，送入溫度在1550～1600℃的熱氮氣，吹送持續5min停止，精練一共持續時間為30～35min；

步驟(4)冷卻成型，控制冷卻速度為3～5℃/min，冷卻至1100℃，在1100℃保持16～18min，之后繼續進行冷卻，控制冷卻速度為15～19℃/min，直至冷卻至常溫；

步驟(5)軋制；

步驟(6)淬火，淬火分成兩個階段，在第一個階段，淬火溫度控制在700～750℃，淬火時間為40～50min，在第二個階段，淬火溫度控制在900～950℃，淬火時間為3～5min；

步驟(7)回火。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，彈簧鋼的原料包括按質量百分比計的以下組分：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，余量為Fe。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，所述步驟(2)中，初煉在1300℃下持續10min，在1700℃下再持續10min。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，所述步驟(2)中，從1300℃開始以12℃/min的速度上升至1700℃。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，所述步驟(3)中，精練的溫度為1550℃。

本發明提高了彈簧鋼的抗疲勞性能。

具體實施方式

下面對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

本發明提供一種彈簧鋼的生產工藝，包括：

步驟(1)將彈簧鋼的原料混合均勻，彈簧鋼的原料包括按質量百分比計的以下組分：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，余量為Fe；

步驟(2)初煉，初煉在1300℃下持續5～10min，之后從1300℃開始以10～15℃/min的速度上升至1700℃，并在1700℃下再持續5～10min；

步驟(3)精煉，精煉的溫度為1550～1600℃，在精煉進行10～15min后，送入溫度在1550～1600℃的熱氮氣，吹送持續5min停止，精練一共持續時間為30～35min；

步驟(4)冷卻成型，控制冷卻速度為3～5℃/min，冷卻至1100℃，在1100℃保持16～18min，之后繼續進行冷卻，控制冷卻速度為15～19℃/min，直至冷卻至常溫；

步驟(5)軋制；

步驟(6)淬火，淬火分成兩個階段，在第一個階段，淬火溫度控制在700～750℃，淬火時間為40～50min，在第二個階段，淬火溫度控制在900～950℃，淬火時間為3～5min；

步驟(7)回火。

本發明精確設定了初煉的條件，首先在相對較低的溫度下進行持續一定時間，使原料混合物相對于外側的部分先發生變化，之后在以一定速度上升至較高溫度下，使原料混合物的變化由外側擴散至內側。這有助于改善彈簧鋼的外側的組織結構，從而使彈簧鋼外側的力學性能更優異。

其次，本發明還精確設計了精練的條件，在精練進行至一定時間后，送入溫度也在1550～1600℃的熱氮氣，吹送持續5min，繼續精煉。上述操作有助于對熔液的上表面提供保護，并且使彈簧鋼外側的力學性能更好。

冷卻成型分兩個階段進行，第一個階段是在1100℃以上，以緩慢的速度降溫，以便于在冷卻過程中彈簧鋼內部形成致密的組織；第二個階段是在1100℃到室溫，以相對于較快的速度冷卻，降低三氧化二鋁的脆性夾雜，以改善彈簧鋼的抗疲勞性能。

在淬火階段，分成兩個階段，在第二個階段時，淬火溫度更高，但持續時間更短，從而促使彈簧鋼內部向馬氏體轉變，以提高彈簧鋼的硬度和強度。

本發明制備得到的彈簧鋼的疲勞極限可以達到990MPa，相比于傳統工藝的800MPa，有了大幅度的提高。本發明的彈簧鋼的抗拉強度可以達到2301MPa，斷后伸長率為10.4％。

彈簧鋼的原料組成中，C可以提高彈簧鋼的強度和硬度；Si可以改善彈簧鋼的彈性，并且可以提高耐酸性；Mn可以改善彈簧鋼的強度。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，彈簧鋼的原料包括按質量百分比計的以下組分：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，余量為Fe。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，所述步驟(2)中，初煉在1300℃下持續10min，在1700℃下再持續10min。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，所述步驟(2)中，從1300℃開始以12℃/min的速度上升至1700℃。

優選的是，所述的彈簧鋼的生產工藝中，所述步驟(3)中，精練的溫度為1550℃。

盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它*可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節。