卷簧用彈簧鋼Sup6的高溫脫碳特性的試驗研究

目前,高疲勞強度和高彈減抗力成為高強度優(yōu)質(zhì)彈簧鋼研發(fā)的主題,因此脫碳層深度的控制是生產(chǎn)高強度優(yōu)質(zhì)彈簧鋼性能控制的一個重要方面。卷簧用彈簧鋼Sup6是Si-Mn系彈簧鋼中的一種,由于鋼中C、Si元素含量高,而Si元素能提高鋼的脫碳敏感性,所以在加熱過程中會發(fā)生脫碳現(xiàn)象,脫碳是一種表面缺陷。鑒于此,本工作研究了鋼坯加熱過程中加熱溫度和保溫時間對卷簧用彈簧鋼Sup6脫碳的影響規(guī)律,分析了脫碳組織形貌的演變規(guī)律,為脫碳的控制提供指導。

試驗鋼樣取自國外卷簧用彈簧鋼Sup6的連鑄方坯,采用線切割將其切割成20mm×10mm×5mm的長方體試樣,其化學成分(質(zhì)量分數(shù),%):C0.64,Mn0.806,P0.007,S0.004,Si1.77,Ni0.053,Cr0.19,Mo0.005,Ti0.006,Nb0.018。材料表面經(jīng)磨床加工后,初始組織不存在脫碳組織。利用箱式電阻爐進行試驗,在高溫950~1250℃下分別保溫20、30、60、90min。研究加熱溫度和保溫時間對彈簧鋼脫碳的影響,分析脫碳組織形貌的演變規(guī)律,同時建立試驗鋼在高溫條件下的脫碳層預報模型。

將按照上述加熱制度加熱好的試樣從中間切斷,然后制成金相試樣,經(jīng)過4%的硝酸酒精侵蝕后,利用金相顯微鏡測量其周邊脫碳深度。測量依據(jù)GB/T224-2008《鋼的脫碳層測定法》中對彈簧鋼脫碳層的規(guī)定,在最深均勻脫碳區(qū)的一個顯微視場內(nèi)隨即進行5次測量,取平均值作為脫碳層深度。

結果表明,溫度在950~1150℃,保溫時間為20、30min時,隨著溫度的升高,Sup6脫碳層深度逐漸增大,1150~1250℃后開始降低;保溫時間大于60min時,脫碳層深度隨著溫度的升高而增大。溫度在950~1250℃時,脫碳層深度隨著保溫時間的延長而呈線性增大。溫度達到1250℃時,保溫20~30min,氧化速度大于脫碳速度;保溫30~90min時,脫碳速度大于氧化速度。

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