50CrVA弹簧钢50CrVA热处理工艺

2023-07-04 14:16 作者:林春治 0人读过 | 我要投稿

50CrVA弹簧钢具有脱碳倾向小、淬透性较强的特点,广泛应用于制造重型汽车半轴制造,为提高50CrVA一次合格率,降低检验成本,在热处理工艺选择过程中引人正交试验设计方法,确定淬火加热温度、淬火保温时间、回火加热温度、回火保温时间4个因素,采用L(3*)正交表4因素3水平的9组方案进行试验,并由此获得了50CrVA合金弹簧钢的最佳热处理制度,产品-次合格率大大提高。

从近期批量初验不合格的5OCrVA中选取1炉进行试验,炉号3105188,规格48 mm,取两支试样,代号分别为a、b,两支试样的光谱成分见表1。

执行标准:GB/T 3077—1999合金结构钢。机械性能指标要求下屈服强度≥1 130 MPa,断后伸长率≥10% ,抗拉强度≥1 280 MPa,断面收缩率≥40%。热处理工艺参数:淬火温度(860± 15)℃,淬火采用油为冷却剂,回火温度(500±50)℃,回火采用水或油为冷却剂。

初验不合格的5OCrVA多为韧性参数不合格，因此热处理冷却介质均选择油冷,在化学成分固定,淬火冷却介质、回火冷却介质确定的条件下,机械性能的下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率4项指标受淬火温度A、淬火保温时间B、回火温度C、回火保温时间D共4个因素影响,根据热处理工艺参数范围,对每个因素确定3个水平,构成了L(3*)正交表4因素3水平的9组试验方案,如表2所示。

按照试验方案安排试验,整个热处理试验过程采用同一淬火用箱式电阻炉和同一回火用箱式电阻炉,为尽量减少人为因素的影响,试验由专人操作,试验结果见表3。与标准中各机械性能的指标比对,只有试验方案6的检验结果各指标均满足标准要求。可见本炉的最佳热处理工艺为:淬火温度860 ℃,保温75 min,油冷;回火温度460 ℃,保温时间120 min,油冷1。

根据试验结果做各机械性能指标的极差分析，见表4。按极差大小排列出各性能的影响因素主次顺序,下屈服强度:C>D>B>A;抗拉强度:C>D>B>A;断后伸长率:C>D>A>B;断面收缩率:D>B>A>C。由此,可看出各机械性能指标中,除断面收缩率外其他3个指标的主要影响因素均为因素C,由因素与指标关系图中可以看出因素A、B、C对断面收缩率的影响程度相差不大,因此综合考虑,4个因素的影响主次顺序为C>D>B>A。

根据因素与指标关系图确定出的各因素最优组合。抗拉强度:A;B;CIDr;屈服强度:A,BiCD;断后伸长率:AB;CsDs;断面收缩率:A-B,C,D。

从因素与指标关系图看,因素A对下屈服强度、抗拉强度和对断后伸长率、断面收缩率的影响趋势是相互矛盾的,AA条件下均不能同时满足4个机械性能指标要求,故选择Az为淬火温度的最优水平;因素B在Bs条件下为断后伸长率和断面收缩率的最优水平,B为下屈服强度和抗拉强度的最优水平,但从因素与指标关系图上看Bs与B,对下屈服强度和抗拉强度的影响相差不大,因此选择B,为淬火保温时间的最优水平;由极差分析可得因素C对下屈服强度、抗拉强度、断后伸长率的影响最大,但对断面收缩率的影响最小,因此优先考虑前3个指标的水平,C为下屈服强度和抗拉强度的最优水平,C为断后伸长率的最优水平,为保证最多指标满足标准要求,因此选择C,为回火温度的最优水平;因素D对下屈服强度﹑抗拉强度和对断后伸长率、断面收缩率的影响趋势是相互矛盾的,D、D;条件下均不能同时满足性能指标要求,且因素D对各机械性能指标的影响较大,故选择D;为回火保温时间的最优水平。因此确定50CrVA各机械性能指标的最优水平组合为ABsC,D,即淬火温度860℃,淬火保温时间75 min,回火温度460℃,回火保温时间120 min。