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电力机车专用钢50CrVA(51CrV4)螺旋弹簧钢的热处理
作者:上海聚晋实业有限公司     点击:2125     发布时间:2011-09-08

DJ4电力机车用螺旋弹簧钢51CrV4为主要材料。为了得到较高的弹性极限,弹簧钢的热处理大都采用淬火加中温回火,以便得到回火屈氏体组织。对淬火温度的选择是既要保证充分奥氏体化,又要保持较细的晶粒。晶粒细化能显著提高弹簧钢的冲击值。由于DJ4机车螺旋弹簧用钢除要求较高的强度外,同时要求具有良好的塑性,如何平衡二者之间的关系,这就需要通过热处理的调整,以获得较佳的力学性能。本文采用51CrV4材料在不同热处理工艺条件下进行力学性能对比,从而优化其热处理工艺。实验方法在日常检验时,弹簧钢的热处理毛坯采用的是标准试样,但DJ4弹簧用弹簧钢(#2)在制成弹簧需经过整体热处理,采用标准试样热处理不能真实反映弹簧服役时状态,因而在实验时采取标准试样、#1、#2即整体处理三种之分。采用51CrV4弹簧钢母材1#、2#的化学成分对照如下:C:0.55  Si:0.31  P:0.015  S:0.09  Mn:0.94  Ni:0.04  Cr:1.03  Mo:0.02  V:0.17  Cu:0.14C:0.52  Si:0.29  P:0.019  S:0.08  Mn:1.01  Ni:0.05  Cr:1.03  Mo:0.02  V:0.14  Cu:0.06具体的实验分三个阶段。第一阶段用1#、#2材料采用的热处理工艺(860℃保温10min  油淬390℃  保温1h  回火  水冷)作对比实验。6组制成标准试样的毛坯, 淬火温度和冷却介质保持不变为860℃油淬,而调整回火温度和冷却方式。第二阶段同样采用同一厂家1#材料,针对毛坯试样的大小及回火温度的调整作对比实验。热处理毛坯采用整体处理,回火温度分别用450℃、460℃、480℃空冷。第三阶段取1#、2#材料的各二组,采用整体处理,对相同的回火温度分别采用水冷和空冷。在淬火温度不变的前提下,随着回火温度的升高,强度降低而塑性升高。当热处理温度为860℃油淬、390℃水冷时,强度较高,而塑性很差,这种性能达不到材料服役时性能要求,而且会导致制簧过程中裂纹的产生。随着回火温度的增高,强度降低,塑性升高,且#25试样的在相同温度时,其强度高于整体处理,但塑性低于整体处理。因为#2试样比整体试样淬火时容易淬透,获得马氏体的能力较强,回火冷却时,#2试样的的冷却速度比整体试样的冷却速度快所以它的强度、硬度高,而塑性差一些,由第一阶段和第二阶段的实验,可以知道回火温度用480℃时,材料的塑性与390~460℃回火相比是最好的。第三阶段试验结果可看出,1#试样碳高,其强度也较高,而塑性则降低,这与通常理论相吻合;同时,在480℃回火与490℃回火相比,强度基本一致,但 480℃回火塑性明显较好。而且从第一、第三阶段实验可以知道,在回火后,采用水冷后强度显著提高,而塑性显著降低,同时内部应力加大,最终会导致弹簧服役时的安全隐患大,因而回火后采取水冷的工艺是不可取的。结论1)在淬火温度不变的前提下:随着回火温度的升高, 强度降低,塑性升高;整体热处理的强度低,塑性好;回火后空冷比水冷强度要低,塑性要好。2)对于DJ4机车螺旋弹簧钢51CrV4,其热处理工艺采用:860℃油淬  480℃回火  空冷至室温的工艺其性能最佳。
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