60Si2Mn弹簧钢减震器脱碳研究

摘 要：通过对弹簧生产的各个热加工工艺过程进行分解和综合模拟试验，检测各个热加工工艺过程的脱碳情况，讨论研究60Si2Mn弹簧钢的脱碳机理。结果表明，弹簧生产中热整形工序为主要脱碳工序，其中引起总脱碳层最主要的因素为相变以上温度和停留的时间，引起全脱碳最主要的因素为冷却速度。

关键词：60Si2Mn；弹簧；脱碳

1 前言

公司某型机车柴油机在UIC试验及样车线路运行返厂拆检时，减震器弹簧组有断裂现象。断裂簧片金相检验发现表面存在严重脱碳。弹簧脱碳层的存在会明显降低弹簧的疲劳极限特别是表面出现铁素体全脱碳层时，可使弹簧的疲劳极限降低50%，严重损害弹簧的疲劳寿命。另外全脱碳层与部分脱碳层的膨胀系数不同，之间的过渡区容易引起应力集中而产生微裂纹，给柴油机的正常运用带来隐患。60Si2Mn弹簧钢是我国常用Si-Mn系钢种，有很强的脱碳倾向，使得弹簧在热加工生产中更容易脱碳。通常情况下钢在氧化气氛里加热到一定温度后脱碳和氧化会同时存在，两者的共同作用决定最终的脱碳层深度。本文通过模拟试验得出弹簧组生产中影响脱碳最严重的工序，并讨论脱碳机理，为优化生产工艺减少脱碳提供理论依据和数据支持。

2 试验材料及方法

试验用60Si2Mn弹簧钢化学成分见表1。原卷簧组主要生产工艺为：备料→退火→冷卷→热整形→淬火→回火→抛光，热处理设备采用无保护气氛的箱式电炉。其中回火温度低于500℃不造成脱碳，对脱碳层可能存在影响的热加工工序只有退火、热整形、淬火。

3 试验结果及分析

试验结果

表3脱碳层深度

60Si2Mn弹簧钢的Ac1温度为755℃、Ac3温度为810℃。五种试验方案其中第一种方案退火的加热温度低于相变温度Ac1时，材料中碳在珠光体基体中主要以FeC3形式存在。在此温度下难以扩散，因此铁的氧化而无明显脱碳现象。

因此要减少总脱碳和全脱碳深度必须降低在相变温度以上保温温度和减少停留的时间；加快加热和冷却速度，以缩短两相区停留时间，对其影响最大的工序为热整形工序。

结论

2、在相同的氧化性加热环境下，总脱碳深度主要与其在相变温度以上保温温度和停留的时间有关，温度越高、停留的时间越长，总脱碳深度越深。

3、两相区间停留的时间对全脱碳层厚度影响最大，尤其是在冷却期间，停留的时间越长，则全脱碳层厚度越大。

4、采用普通箱式电炉加热，840℃热整形过程对脱碳层的影响最大。

参考文献

[2] 崔娟等 中碳弹簧钢加热过程脱碳特性的试验研究[j] 材料热处理，2007，36（20）：20-23

[3] 樊东黎主编 热处理技术数据手册[m] 机械工业出版社，2000