SK5彈簧鋼薄帶的工藝及熱處理研究

SK5彈簧鋼薄帶的工藝及熱處理研究齊明睿摘要：回火通?？煞譃槿N，即低溫回火、中溫回火和高溫回火，三種回火溫度、回火后組織及其性能、主要適用對象如下表所示。一般彈簧鋼的熱處理工藝是淬火+中溫回火處理,可以獲得回火屈氏體,在保證獲得良好的彈性極限基礎(chǔ)上,還具有良好的韌性和塑性,如85鋼,其規(guī)范的回火工藝是380℃~440℃?；鼗鸨貢r間的選擇應(yīng)盡量保證工件各部分溫度均勻，同時保證組織轉(zhuǎn)變充分，并盡可能降低或消除內(nèi)應(yīng)力。回火過程一般在最初0.5h內(nèi)硬度變化很劇烈，超過2h后，硬度變化很小，因此，一般彈簧鋼回火時間均為1~2h。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>崔忠圻，覃耀春主編</Author><RecNum>551</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>551</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">551</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">崔忠圻，覃耀春主編</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">金屬學(xué)與熱處理（第</style><styleface="normal"font="default"size="100%">2</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">版）</style></title></titles><pages>p.331-333</pages><dates></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">機械工業(yè)出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]將淬火后的試樣分別在150℃、200℃、250℃、300℃、350℃下進行回火處理，比對金相進行分析；測量硬度值；進行拉伸試驗，記錄斷面收縮率、拉伸率、最大拉伸力等數(shù)據(jù)；進行試驗，記錄最大力、最大彎曲強度、彎曲彈性模量等數(shù)據(jù)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，抗拉強度與硬度隨著回火溫度的上升而下降,不同溫度階段的下降趨勢不同;斷面收縮率在不同的溫度范圍里有不同的變化趨勢。彈簧鋼最重要的性能要求是良好的彈性極限和硬度，通常硬度很高時，斷面收縮率會較低，此時的回火溫度并不合適，應(yīng)該選取回火時強度和韌性都較好的回火溫度。關(guān)鍵詞：SK5彈簧；熱處理；回火溫度引言彈簧在生產(chǎn)中的主要功能是吸收沖擊能量及緩和振動。彈簧鋼在工業(yè)設(shè)備、機械零件、鐵路、汽車、發(fā)動機等行業(yè)當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>崔忠圻，覃耀春主編</Author><RecNum>551</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>551</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">551</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">崔忠圻，覃耀春主編</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">金屬學(xué)與熱處理（第</style><styleface="normal"font="default"size="100%">2</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">版）</style></title></titles><pages>p.331-333</pages><dates></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">機械工業(yè)出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]隨著我國現(xiàn)代工業(yè)能力的增強、汽車、鐵路工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，工業(yè)設(shè)備向著載荷量大、運行速度高的方向發(fā)展，機械零件承受這越來越高的載荷和頻率。這些現(xiàn)實的需求，要求彈簧鋼具備良好的力學(xué)性能（高彈性極限σE、屈服極限σs和屈強比σ0.2/σb）、極佳的抗疲勞性能、淬透性，以及優(yōu)異的物理和化學(xué)性能(耐熱性、耐腐蝕性、抗氧化性等)。目前，國內(nèi)外彈簧鋼的研究集中在提升彈簧鋼的強度和使用壽命上，主要研究合金成分、組織形態(tài)、生產(chǎn)工藝、熱處理等問題ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>洪國華</Author><Year>2009</Year><RecNum>599</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>599</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">599</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">洪國華</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">楊順虎</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">肖波</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">周建</style></author></authors></contributors><auth-address><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司</style><styleface="normal"font="default"size="100%">;</style></auth-address><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">國內(nèi)外彈簧鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">現(xiàn)代冶金</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>現(xiàn)代冶金</full-title></periodical><pages>1-4</pages><volume>37</volume><number>01</number><keywords><keyword>彈簧鋼</keyword><keyword>高強度</keyword><keyword>高純凈度</keyword><keyword>現(xiàn)狀</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1005-6068</isbn><call-num>32-1207/TF</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[2]。其中熱處理工藝研究集中在退火、淬火、回火、淬透性、脫碳等方面，目前比較熱點的研究方向是優(yōu)化現(xiàn)有的熱處理工藝（如采用Q-I-Q-T工藝和淬火-分配工藝），同時應(yīng)用形變熱處理、感應(yīng)熱處理和在線熱處理等新技術(shù)來達到超高強度。目前，國外的形變熱處理和感應(yīng)熱處理工藝已經(jīng)應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，在線熱處理工藝也正在研究和開發(fā)中。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>洪國華</Author><Year>2009</Year><RecNum>599</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>599</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">599</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">洪國華</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">楊順虎</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">肖波</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">周建</style></author></authors></contributors><auth-address><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司</style><styleface="normal"font="default"size="100%">;</style></auth-address><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">國內(nèi)外彈簧鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">現(xiàn)代冶金</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>現(xiàn)代冶金</full-title></periodical><pages>1-4</pages><volume>37</volume><number>01</number><keywords><keyword>彈簧鋼</keyword><keyword>高強度</keyword><keyword>高純凈度</keyword><keyword>現(xiàn)狀</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1005-6068</isbn><call-num>32-1207/TF</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[2]彈簧鋼種類多樣，成分組成各不相同。本文所研究的SK5鋼是一種汽車用彈簧鋼，是一種日標高級碳素工具鋼。該鋼用等溫淬火代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調(diào)質(zhì)，將材料的組織轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織而不是馬氏體組織，可以提高鋼的塑性和韌性同時具有較高的硬度和耐磨性,易于球狀化。SK5鋼主要用于制造各種較小尺寸的扁簧、圓簧和彈簧，如調(diào)壓調(diào)速彈簧和測力彈簧，以及彈簧環(huán)、氣門彈簧、離合器彈簧、制動彈簧等。由SK5鋼制備成薄帶，再經(jīng)過熱處理，可獲得高強度、高硬度合金帶材，但在熱處理和變形過程中存在晶粒粗化、脫碳、帶狀組織等問題?，F(xiàn)有的研究并沒有總結(jié)出一套SK5彈簧鋼的最佳熱處理方案，也沒有解決軋制、淬火后嚴重脫碳的問題，因此，需要通過研究熱處理溫度、時間、氣氛等，探索獲得高強度、高硬度帶材的方法。本課題擬進行下述研究：(1)SK5鋼帶變形工藝的研究，包括熱軋、退火和冷軋對材料微觀結(jié)構(gòu)和組織性能的影響；（2）SK5鋼帶熱處理制度研究，包括淬火、回火處理，金相組織、斷口掃描，硬度和拉伸力學(xué)性能等。國內(nèi)外彈簧鋼生產(chǎn)狀況國內(nèi)彈簧鋼生產(chǎn)狀況新中國成立以來，我國的彈簧鋼生產(chǎn)水平不斷提高，技術(shù)上也取得了長足的進步。上海五鋼、興澄特鋼、太鋼、東北特鋼等企業(yè)進入新世紀之后發(fā)展迅速，自主完善了幾條彈簧鋼生產(chǎn)線，采用的工藝流程為：電爐→精煉（LF）→真空脫氣（VD）→連鑄→連軋。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>洪國華</Author><Year>2009</Year><RecNum>599</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>599</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">599</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">洪國華</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">楊順虎</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">肖波</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">周建</style></author></authors></contributors><auth-address><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">江蘇沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司</style><styleface="normal"font="default"size="100%">;</style></auth-address><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">國內(nèi)外彈簧鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">現(xiàn)代冶金</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>現(xiàn)代冶金</full-title></periodical><pages>1-4</pages><volume>37</volume><number>01</number><keywords><keyword>彈簧鋼</keyword><keyword>高強度</keyword><keyword>高純凈度</keyword><keyword>現(xiàn)狀</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1005-6068</isbn><call-num>32-1207/TF</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[2]但是，我國彈簧鋼生產(chǎn)還存在以下幾個方面的問題：①價格缺乏市場競爭力；②脫碳工藝、表面缺陷控制技術(shù)與先進水平有差距；③材料均勻性不佳。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>申勇</Author><Year>2009</Year><RecNum>624</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[3]</style></DisplayText><record><rec-number>624</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="1590462588">624</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">申勇</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">申斌</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">吳靜</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">唐武峰</style></author></authors></contributors><auth-address><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">安陽鋼鐵集團公司</style><styleface="normal"font="default"size="100%">;</style></auth-address><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">彈簧鋼的技術(shù)發(fā)展及生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">金屬制品</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>金屬制品</full-title></periodical><pages>22-25</pages><volume>35</volume><number>03</number><keywords><keyword>彈簧鋼</keyword><keyword>抗彈性減退</keyword><keyword>抗疲勞</keyword><keyword>冶煉</keyword><keyword>連鑄</keyword><keyword>軋制</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1003-4226</isbn><call-num>41-1145/TG</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[3]國外彈簧鋼生產(chǎn)狀況彈簧鋼在國外有著悠久的發(fā)展歷史，在生產(chǎn)設(shè)備、工藝水平、質(zhì)量控制等方面都優(yōu)于中國。日本大同特鋼采用ULO（超低氧處理）技術(shù)生產(chǎn)的SUP6彈簧鋼具有較好的力學(xué)性能和很高的疲勞極限。巴西的Ipanema公司使用真空脫氧脫硫(VRSO)技術(shù)生產(chǎn)的彈簧鋼，純凈度高于真空脫氣(VD)并且夾雜物含量大幅減少。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>張延玲</Author><Year>2009</Year><RecNum>625</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>625</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="1590477524">625</key></foreign-keys><ref-typename="ConferenceProceedings">10</ref-type><contributors><authors><author>張延玲</author><author>劉海英</author><author>阮小江</author><author>李國忠</author><author>白李國</author><author>王福明</author></authors><subsidiary-authors><author>中國金屬學(xué)會特鋼冶煉學(xué)術(shù)委員會、全國大電爐協(xié)調(diào)組、萊蕪鋼鐵股份有限公司特鋼廠,</author></subsidiary-authors></contributors><auth-address>北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院;江陰興澄特種鋼鐵有限公司;</auth-address><titles><title>中低碳齒輪鋼中合金元素的偏析行為及其對帶狀組織的影響</title><secondary-title>中國金屬學(xué)會特鋼分會，特鋼冶煉學(xué)術(shù)委員會2009年會</secondary-title></titles><pages>9</pages><keywords><keyword>齒輪鋼</keyword><keyword>合金元素</keyword><keyword>帶狀組織</keyword><keyword>20CrMnTiH</keyword><keyword>SAE8620H</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><pub-location>中國山東青島</pub-location><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[4]撒斯特公司是全球最大的汽車安全帶彈簧鋼生產(chǎn)商，占有全球約60%的市場份額；在我國更是占據(jù)80%以上市場，為一汽大眾、上汽通用、上汽大眾等廠商提供彈簧鋼。日本的安全帶卷簧用SUP6、SK5彈簧鋼產(chǎn)量也很高，并且大量出口海外。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>趙興隆</Author><Year>2019</Year><RecNum>657</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>657</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="1590519793">657</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>趙興隆</author><author>欷雄濤</author><author>胡鵬飛</author></authors></contributors><auth-address>邯鄲鋼鐵集團有限責(zé)任公司;</auth-address><titles><title>彈簧鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀及展望探討</title><secondary-title>中國金屬通報</secondary-title></titles><periodical><full-title>中國金屬通報</full-title></periodical><pages>251-252</pages><number>04</number><keywords><keyword>彈簧鋼</keyword><keyword>生產(chǎn)現(xiàn)狀</keyword><keyword>展望探討</keyword><keyword>工業(yè)</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1672-1667</isbn><call-num>11-5004/TF</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[5]表1.2是中日用于制造安全帶卷簧的彈簧鋼成分對照表。由表可知，日本的Super6和SK5與中國的60Si2Mn和T8Mn成分相似。彈簧鋼的熱處理工藝熱處理是將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度并且保溫一段時間然后以一定的速度冷卻下來的一種熱加工工藝。其目的是改變鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以提高其性能，適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢燥@著提高彈簧鋼的力學(xué)性能，延長其使用壽命。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>崔忠圻，覃耀春主編</Author><RecNum>551</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>551</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">551</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">崔忠圻，覃耀春主編</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">金屬學(xué)與熱處理（第</style><styleface="normal"font="default"size="100%">2</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">版）</style></title></titles><pages>p.331-333</pages><dates></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">機械工業(yè)出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]彈簧鋼常見的熱處理方法（1）淬火-回火（Q&T）工藝彈簧鋼運用的熱處理工藝通常是淬火+中溫回火（350℃～500℃），淬火得到馬氏體后再中溫回火后得到回火托氏體，此時工件的淬火應(yīng)力基本消失。因此，鋼在熱處理后具有較高的彈性極限的同時，還具有較高的強度和硬度以及良好的塑性和韌性。但是彈簧鋼經(jīng)此熱處理后的抗拉強度雖然很高，但延伸率較低，無法滿足彈簧鋼強韌性綜合性能的需求ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Nam</Author><Year>2000</Year><RecNum>554</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>554</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">554</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Nam,WonJong</author><author>Lee,ChongSoo</author><author>Ban,DeokYoung</author></authors></contributors><titles><title>EffectsofalloyadditionsandtemperingtemperatureonthesagresistanceofSi–Crspringsteels</title><secondary-title>MaterialsScienceandEngineering:A</secondary-title></titles><pages>8-17</pages><volume>289</volume><number>1-2</number><section>8</section><dates><year>2000</year><pub-dates><date>Sep30</date></pub-dates></dates><isbn>09215093</isbn><accession-num>WOS:000088628300002</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000088628300002</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/s0921-5093(00)00928-x</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[6]。（2）等溫淬火工藝等溫淬火是將奧氏體化的鋼件淬入溫度稍高于Ms點的鹽浴中等溫，保持足夠長時間，使之轉(zhuǎn)變成為貝氏體組織，然后取出空冷的淬火工藝。SK5鋼有時進行等溫淬火，一般為快冷到350℃以下在鹽溶液中等溫一段時間，淬火后組織為下貝氏體。下貝氏體中鐵素體針細小，分布均勻，大量細小、彌散的碳化物在鐵素體內(nèi)沉淀，使得下貝氏體強度高而且韌性好，具有良好的綜合力學(xué)性能。與馬氏體相比，下貝氏體的韌性較好，而強度和硬度稍低ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>崔忠圻，覃耀春主編</Author><RecNum>551</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>551</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">551</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">崔忠圻，覃耀春主編</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">金屬學(xué)與熱處理（第</style><styleface="normal"font="default"size="100%">2</style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">版）</style></title></titles><pages>p.331-333</pages><dates></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">機械工業(yè)出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[1]。Tu,Meng-Yin、Hsu,Cheng-An、Wang,Wen-Hsiung、Hsu,Yung-Fu等人研究了SK5鋼下貝氏體和回火馬氏體的組織和力學(xué)性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)下貝氏體的韌性和塑性優(yōu)于回火馬氏體，但由于下貝氏體層比回火馬氏體大，導(dǎo)致下貝氏體屈服強度較低。研究還發(fā)現(xiàn)下貝氏體斷口為穿晶解理，與回火馬氏體斷口不同，回火馬氏體發(fā)生回火馬氏體相變（TME），以沿晶斷裂為主ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Tu</Author><Year>2008</Year><RecNum>509</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>509</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">509</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Tu,Meng-Yin</author><author>Hsu,Cheng-An</author><author>Wang,Wen-Hsiung</author><author>Hsu,Yung-Fu</author></authors></contributors><titles><title>ComparisonofmicrostructureandmechanicalbehavioroflowerbainiteandtemperedmartensiteinJISSK5steel</title><secondary-title>MaterialsChemistryandPhysics</secondary-title></titles><pages>418-425</pages><volume>107</volume><number>2-3</number><section>418</section><dates><year>2008</year></dates><isbn>02540584</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.matchemphys.2007.08.017</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[7]。對于SK5鋼等溫淬火的工件，有時不需要回火處理。然而，對于某些貝氏體淬火工件，在后續(xù)的冷卻過程中，工件中的殘余奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，因此必須進行回火處理，以消除脆性，穩(wěn)定尺寸，但回火溫度應(yīng)低于等溫溫度。（3）淬火-分配（Q&P）熱處理工藝淬火和分配（QuenchingandPartitioning，Q&P）熱處理由Speer和同事在21世紀初開發(fā)，目標是淬火后形成多相結(jié)構(gòu)（而不是完全馬氏體結(jié)構(gòu)），從而在低合金鋼中實現(xiàn)硬度和塑性的最佳組合。Q&P包括四個階段：（1）奧氏體化；（2）在Ms點和Mf點之間的溫度下中淬火，形成馬氏體和未轉(zhuǎn)變的殘留奧氏體；（3）在高于Ms的溫度下保持以將碳從馬氏體分配到奧氏體；（4）最終冷卻。這種處理使得碳由過飽和馬氏體向未發(fā)生轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體內(nèi)轉(zhuǎn)移，與常規(guī)淬火方法相比奧氏體中碳含量較高且富碳的殘留奧氏體也能夠穩(wěn)定至室溫，進而形成殘余奧氏體和馬氏體的多相組織。ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[8,9]如圖1.1所示QT和PT分別表示初始淬火溫度和碳的分配溫度。Ci、Cγ和Cm分別表示原始材料、奧氏體和馬氏體中的含碳量。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>施琦</Author><Year>2014</Year><RecNum>552</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>552</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">552</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">施琦</style></author></authors><tertiary-authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">章小峰</style><styleface="normal"font="default"size="100%">,</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">黃貞益</style><styleface="normal"font="default"size="100%">,</style></author></tertiary-authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">高品質(zhì)汽車安全帶卷簧性能控制實驗研究</style></title></titles><keywords><keyword>汽車卷簧</keyword><keyword>脫碳</keyword><keyword>疲勞性能</keyword><keyword>微觀組織</keyword></keywords><dates><year>2014</year></dates><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">安徽工業(yè)大學(xué)</style></publisher><work-type><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">碩士</style></work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[9]圖1.1淬火一分配工藝及其組織變化示意圖ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Speer</Author><Year>2003</Year><RecNum>586</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[10]</style></DisplayText><record><rec-number>586</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">586</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Speer,J.</author><author>Matlock,D.K.</author><author>DeCooman,B.C.</author><author>Schroth,J.G.</author></authors></contributors><titles><title>Carbonpartitioningintoausteniteaftermartensitetransformation</title><secondary-title>ActaMaterialia</secondary-title></titles><pages>2611-2622</pages><volume>51</volume><number>9</number><section>2611</section><dates><year>2003</year></dates><isbn>13596454</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/s1359-6454(03)00059-4</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[10]與傳統(tǒng)的Q&T工藝相比，Q&P工藝的優(yōu)點是通過控制殘留奧氏體的含量使材料在獲得高強度的同時也具有較好的塑性和韌性，因此Q&P處理常用于低碳鋼軋制薄板。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Speer</Author><Year>2011</Year><RecNum>587</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>587</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="0">587</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Speer,JohnG.</author><author>DeMoor,E.</author><author>Findley,K.O.</author><author>Matlock,D.K.</author><author>DeCooman,B.C.</author><author>Edmonds,D.V.</author></authors></contributors><titles><title>AnalysisofMicrostructureEvolutioninQuenchingandPartitioningAutomotiveSheetSteel</title><secondary-title>MetallurgicalandMaterialsTransactionsA</secondary-title></titles><pages>3591-3601</pages><volume>42</volume><number>12</number><section>3591</section><dates><year>2011</year></dates><isbn>1073-5623 1543-1940</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1007/s11661-011-0869-7</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[11]淬火-等溫-淬火-回火工藝Q-I-Q-T（Quenching-Isthothermal-Quenching-Temperature）工藝，也稱兩步等溫淬火工藝，由柳州大學(xué)梁教授提出，它是由Q&P或Q-P-T兩部分組成的。Q-I-Q-T工藝由四個步驟組成，（1）材料在Ac3以上保溫一段時間使其完全奧氏體化，（2）快速冷卻到Ms-Mf之間的某一溫度進行短時淬火，一般在10-20s（第一次淬火），（3）再次在Ms點附近或者以上溫度（高于第一淬火步驟）下等溫一段時間（等溫步驟），（4）最后進行回火處理。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zhao</Author><Year>2015</Year><RecNum>620</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12]</style></DisplayText><record><rec-number>620</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="1590380703">620</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>FeiZhao</author><author>HuanZhang</author><author>YiLongLiang</author></authors></contributors><auth-address>GuizhouUniversity;;GuizhouUniversity;;GuizhouUniversity</auth-address><titles><title>MicrostructureandMechanicalPropertiesofLow-SiSpringSteelsProducedbyQuenching-Isothermal-Quenching-TemperingProcess</title><secondary-title>AppliedMechanicsandMaterials</secondary-title></titles><periodical><full-title>AppliedMechanicsandMaterials</full-title></periodical><volume>3752</volume><keywords><keyword>RetainedAustenite</keyword><keyword>HeatTreatment</keyword><keyword>Microstructure</keyword><keyword>MechanicalProperty</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>1660-9336</isbn><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[12]研究表明，經(jīng)Q-I-Q-T處理后的彈簧鋼組織是馬氏體、殘余奧氏體和貝氏體的復(fù)相組織；任濤，梁益龍等人研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)此工藝處理的60Si2CrVA彈簧鋼在300℃等溫回火后，顯微組織為馬氏體、貝氏體及少量薄膜狀殘余奧氏體，其斷裂韌性可達到66.37MPa·m1/2，研究還發(fā)現(xiàn)熱處理后組織中含有的較多的穩(wěn)定殘留奧氏體與過渡形態(tài)的貝氏體是提高斷裂韌性的關(guān)鍵。ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[13,14]彈簧鋼球化退火的研究塑性加工后的材料中存在大量的內(nèi)應(yīng)力和不均勻組織，直接淬火很易導(dǎo)致開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在淬火前需要對彈簧鋼進行球化退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力，并作為最終熱處理前的預(yù)備熱處理，避免最終熱處理過程中工件的變形和開裂。球化退火的目的將鋼中片狀或網(wǎng)狀的碳化物轉(zhuǎn)變成球狀或粒狀，得到鐵素體基體上分布著粒狀碳化物的顯微組織；減輕應(yīng)力集中；降低材料的硬度，有效地改善材料的機加工性能。過共析鋼的球化退火工藝一般為Ac1+20～30℃加熱→保溫→緩冷。球化退火一般可分為三種，其工藝流程及優(yōu)缺點如表1.3所示。郭玉松等人研究了50CrVA的球化退火工藝ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>郭玉松</Author><Year>2017</Year><RecNum>708</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[15]</style></DisplayText><record><rec-number>708</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="1590522916">708</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>郭玉松</author><author>趙紅</author><author>劉春菱</author></authors></contributors><auth-address>江西省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所;江西五十鈴發(fā)動機有限公司;常州市新城光大熱處理有限公司;</auth-address><titles><title>球化退火工藝對50CrVA彈簧鋼顯微組織的影響</title><secondary-title>熱處理技術(shù)與裝備</secondary-title></titles><periodical><full-title>熱處理技術(shù)與裝備</full-title></periodical><pages>20-24</pages><volume>38</volume><number>04</number><keywords><keyword>50CrVA彈簧鋼</keyword><keyword>球化退火工藝</keyword><keyword>顯微組織</keyword></keywords><dates><year>2017</year></dates><isbn>1673-4971</isbn><call-num>36-1291/TG</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[15]，確定了最佳退火工藝為780℃保溫100min+720℃保溫200min，再爐冷至600℃，最后空冷至室溫。TaeKwonHa，ChangHoonLee,KiSooKim研究了SK85高碳鋼滲碳體的球化行為，他們通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，獲得了細小和粗糙的珠光體組織。SK85鋼熱軋板在800℃奧氏體化2小時后，分別在570℃和670℃鹽浴中獲得細珠光體組織和粗珠光體組織。隨后對壓下率從0.2到0.4的試樣進行了冷軋。在亞臨界溫度600℃和720℃下進行了1～32h的球化熱處理，研究了初始組織、熱處理溫度和冷壓下率對滲碳體球化速率的影響。球化過程包括滲碳板破碎、滲碳板球化和連續(xù)粗化。其結(jié)果表明進行球狀退火，無論冷軋率如何，隨著熱處理時間的增加，晶粒都會發(fā)生球化，但是，冷軋率越大，則球化效果越明顯。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Ha</Author><Year>2010</Year><RecNum>618</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>618</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="de2a5zedbxddp8e0ztkvtfrwa00525vdw5da"timestamp="1590287484">618</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>TaeKwonHa</author><author>ChangHoonLee</author><author>KiSooKim</author></authors></contributors><auth-address>Gangneung-WonjuNationalUniversity;;PohangIronandSteelCo.;;PohangIronandSteelCo.</auth-address><titles><title>SpheroidizationBehaviorofCementiteinaHighCarbonSteel</title><secondary-title>MaterialsScienceForum</secondary-title></titles><periodical><full-title>MaterialsScienceForum</full-title></periodical><volume>962</volume><keywords><keyword>Cementite</keyword><keyword>ColdRolling</keyword><keyword>SK85</keyword><keyword>Spheroidisation</keyword><keyword>High-CarbonSteel</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><isbn>0255-5476</isbn><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[16]彈簧鋼淬火的研究北京科技大學(xué)的崔娟、劉雅政等人進行了彈簧鋼奧氏體粗化溫度和熱處理正交試驗，指出彈簧鋼60Si2MnA在950℃保溫20min,隨后冷卻到880℃出爐油淬得到的綜合力學(xué)性能最好。ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>崔娟</Author><Year>2008</Year><RecNum>630</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[17]</style></DisplayText><record><rec-number>63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