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消应力回火 |
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常用弹簧钢材料消应力回火处理规范 冷拔成形并经过强化处理的材料，在冷状态下加工成弹簧，或者时效处理后又经过变形加工的弹性元件，都应该进行消应力回火处理。处理的规范是按材料的种类和规格决定，达到既要消除加工应力，又要保证材料的强度、硬度和韧性等。常用弹簧钢材料消应力回火处理规范见表1 |
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表1 常用弹簧钢材料消应力回火处理规范 |
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材料牌号 |
直径/mm |
回火温度/℃ |
保温时间/min |
冷却方式 |
备注 |
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碳素弹簧钢丝B、C、D级，重要用途碳素弹簧钢丝E、F、G级 |
＜2 |
240~300 |
＞20 |
空气或水 |
① 回火温度可以根据弹簧的使用要求在规定范围内确定 ② 保温时间可以根据弹簧丝的直径和装炉数量进行适当的调整 ③ 由于弹簧加工的需要，消应力回火有时要进行多次，为防止材料强度降低，应注意以后的每次回火温度都要比第一次的回火温度低20~50℃，保温时间也可以较前一次略短些 ④ 进行消应力回火处理的弹簧，其硬度不予考核 |
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2~4 |
260~320 |
20~60 |
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＞4 |
280~350 |
30~80 |
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油淬火 回火钢丝 |
50CrVA |
≤2 |
360~380 |
20~30 |
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＞2 |
380~400 |
30~40 |
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60Si2MnA |
≤2 |
380~400 |
20~30 |
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＞2 |
400~420 |
30~40 |
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65Si2MnA 70Si2MnA |
≤2 |
420~440 |
20~40 |
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＞2 |
440~460 |
30~40 |
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55CrSiA |
≤2 |
380~400 |
20~40 |
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＞2 |
380~400 |
40~80 |
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奥氏体 不锈钢丝 |
1Cr18Ni9 0Cr19Ni10 0Cr17Ni12Mo2 0Cr18Ni10 0Cr17Ni8Al |
≤2 2~4 4~6 |
320~380 320~420 350~440 |
20~40 30~60 40~60 |
空气或水 |
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消应力回火温度对弹簧力学性能的影响 消应力回火温度对各种材料弹簧力学性能的影响是客观存在的。可以用回火温度对碳素弹簧钢丝、油淬火回火钢丝和1Cr18Ni9弹簧材料力学性能的影响加以说明，见表2、表3和表4 |
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表2 回火温度对碳素弹簧钢丝材料弹簧的力学性能的影响 |
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钢丝直径/mm |
材料供应状态 |
各种回火温度处理30min后的σb，σs，σe/MPa |
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温度 |
100℃ |
200℃ |
260℃ |
300℃ |
400℃ |
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2.0 |
冷拉 |
σb |
1760 |
1850 |
1850 |
1750 |
1625 |
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σs |
1350 |
1500 |
1600 |
1380 |
1300 |
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σe |
1050 |
1350 |
1350 |
1200 |
1060 |
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碳素弹簧钢丝在经过280℃、20min的回火处理后，硬度可以提高3~4HRC |
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表3 回火温度对油淬火回火钢丝材料弹簧的力学性能的影响 |
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钢丝直径/mm |
材料供应状态 |
各种回火温度处理30min后的σb，σs，σe/MPa |
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温度 |
100℃ |
200℃ |
300℃ |
400℃ |
500℃ |
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2.0 |
冷拉 |
σb |
1520 |
1550 |
1600 |
1600 |
1350 |
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σs |
1400 |
1400 |
1400 |
1380 |
1200 |
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σe |
1300 |
1300 |
1280 |
1260 |
1150 |
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表4 回火温度对1Cr18Ni9材料弹簧力学性能(硬度)的影响 |
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钢丝直径/mm |
材料供应状态 |
用各种回火温度处理1h后的硬度HRC |
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300℃ |
350℃ |
400℃ |
450℃ |
500℃ |
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4 |
冷拉 |
46.6 |
48.2 |
48.2 |
48.5 |
47.6 |
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6 |
44.0 |
45.5 |
45.1 |
45.3 |
44.9 |
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根据试验：大多数冷加工的奥氏体不锈钢，在经过320~440℃回火处理10~60min后，力学性能、弹性、疲劳强度和松弛性能都会得到不同的提高，其抗拉强度大约可以增加10％左右。这是因为在回火过程中有一种细微的碳化物M23C6在原子晶格结构中析出，使得材料可以增加抗拉强度，另外，弹簧成形后通过回火处理可以减少因为加工成形而引起的内应力，提高了耐疲劳强度 消应力回火的温度和保温时间对拉伸弹簧初拉力的影响 消应力回火对拉伸弹簧的初拉力是有影响的，回火温度低，保温时间短，保留的初拉力较大，反之初拉力保留得小。表5列出了回火温度、时间对拉伸弹簧初拉力的残存百分比试验值 |
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表5 回火温度、时间对拉伸弹簧初拉力的残存百分比试验值 |
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材料 |
回火前/% |
消应力回火的参数/% |
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150℃ |
200℃ |
250℃ |
300℃ |
350℃ |
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15min |
25min |
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碳素弹簧钢丝 |
100 |
88 |
77 |
68 |
49 |
32 |
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不锈弹簧钢丝 |
100 |
94 |
92 |
88 |
80 |
74 |
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可以根据拉伸弹簧所需要的初拉力大小，对消应力回火温度与保温时间进行调整。为了弹簧加工的需要，消应力回火有时要进行多次，为了防止材料强度降低，应注意以后的每次回火温度都要比第一次的回火温度低20~50℃ |
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