一種利用pag水溶性介質淬火處理汽車鋼板彈簧的工藝的製作方法

2023-11-03 08:05:07 8

專利名稱：一種利用pag水溶性介質淬火處理汽車鋼板彈簧的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車鋼板彈簧利用PAG水溶性淬火介質進行熱處理的工藝，屬於金屬熱處理技術領域。
背景技術：
傳統的汽車鋼板彈簧淬火處理的介質一般都是採用機械淬火油，機械淬火油介質相對冷速較低，對於16mm厚以上汽車鋼板彈簧的淬透性較低，因此選用汽車鋼板彈簧規格範圍就很小，且機械淬火油在熱處理運用一段時間後因高溫易造成化學有機鏈的斷裂，化學成分不穩定致使汽車鋼板彈簧淬火不均，形成淬火應力，導致變形大等缺陷，同時對運用的淬火油冷速不易檢測，容易造成火災和對環境的嚴重影響；利用PAG水溶性淬火介質對汽車鋼板彈簧進行淬火在我國也已有研究，PAG這種聚合物在室溫下無限溶於水，其分子鏈的氧原子與水極易形成氫鍵結合，隨著溶液液溫的升高，水分子熱振動的加劇，氫鍵的結合力逐漸減弱，當達到一定值的溫度時，其氫鍵就會同時脫落，使原來溶於水中的聚合物從溶液中脫溶出來，形成懸浮於溶液中的小液滴，使原溶液變得混濁，聚合物呈現出不溶相， 反之溶液會恢復原狀，再次形成清澈均勻的溶液。這個過程完全使可逆的，也叫它逆溶點。 故PAG聚合物的水溶液有可逆性，當熱金屬侵淬於淬火液中，圍繞著金屬富PAG聚合物的包裹層，控制了金屬表面的散熱速度，達到控制鋼板彈簧的淬火裂紋和應力以及工件的變形， 由於PAG水溶性淬火介質其淬火冷卻速度介於機械淬火油和水之間，冷速可調。因此對於大截面的鋼板彈簧淬火的淬透性相對提高和淬火應力有一定的控制。PAG水溶性淬火介質配比簡單、便易檢測，運用範圍廣，能控制工件的應力變形，同樣的汽車鋼板彈簧淬透性能達到50mm厚左右，且運用該工藝能保證鋼板彈簧熱處理長期質量穩定，在環境保護方面亦安全無公害，但此工藝進行淬火處理時，對PAG水溶性介質的濃度、工件在介質中的擺動時間、工件進出淬火爐的溫度等重要關鍵的技術參數沒有作系統的研究和試驗，淬火後，致使工件開裂，或在專用檢測儀下觀察，存在許許多多的微裂紋，大大降低了產品的合格率和產品的使用壽命，因而此工藝一直未能得到廣泛的推廣和應用。發明的內容本發明涉及一種汽車鋼板彈簧利用PAG水溶性淬火介質進行熱處理的工藝，主要目的是解決厚規格汽車鋼板彈簧在淬火時大大提高淬透性，保證淬火獲得最大的淬硬深度，同時使工件熱應力與組織應力最小。本發明的技術解決方案是利用PAG淬火介質的優良特性，要獲得優異性能的淬火效果，控制PAG水溶性淬火介質的濃度、鋼板彈簧的進出溫度、在介質中的擺動時間、介質的攪拌均勻程度和介質溶液的溫度是關鍵。通過反覆不斷的實驗、試驗，確定採用PAG介質濃度為8-10%、鋼板彈簧淬火爐溫度(高溫段為900°C -980°C、低溫段為800°C -600°C )、 PAG介質溫度為40°C-42°C、工件在介質中擺動時間控制在14秒-20秒為最佳的淬火工藝， 一般採用的最大冷速控制範圍為Vmax = 2000C /s 150°C /s ；300°C時的冷速控制範圍在 400C /s 20°C /s，鋼板彈簧淬火組織轉變和應力控制狀態時比較理想的。
根據上述明確的特點，所述的介質濃度控制在8%到10%之間，高於10%時加水稀釋到控制範圍內，低於8%時添加PAG原液；PAG介質濃度採用糖量折光儀檢測其濃度到穩定為止並在控制範圍內，如果濃度不均的PAG水溶性淬火液工件在淬火後易造成淬硬層深度不均和形成較大的淬火應力。所述的介質溫度控制在40°C 42°C，採用冷卻循環裝置進行控制，設置冷卻塔、 循環管道和泵與淬火槽配套安裝；溫度過高時開啟冷卻系統，溫度過低一般採用加熱的方式升溫。所述的鋼板彈簧在介質溶液中的擺動時間為14秒-20秒。所述的鋼板彈簧淬火溫度，根據加熱爐的規格確定保溫時間使鋼板彈簧組織完全奧氏體化後進入介質中淬火，高溫段溫度為900°C 980°C的快速冷卻，低溫段溫度為 800°C 600°C的緩冷，即保證了鋼板彈簧的淬硬深度，同時其熱應力、淬火應力與組織應力的最小。
具體實施例方式以汽車後鋼板彈簧(EQ140後總成)熱處理生產過程為例進行說明熱處理技術要求鋼板彈簧材質60Si2Mn鋼板彈簧規格16*75鋼板彈簧硬度HRC40. 5 47鋼板彈簧金相組織1-5級回火屈氏體其他技術要求見GB/T19844-2005《鋼板彈簧》標準和圖紙要求。熱處理生產工藝步驟如下一、PAG水溶性淬火介質配置和配套使用1.配置PAG水溶性淬火介質，濃度控制在8-10%。2.開啟淬火槽內裝有的攪拌循環系統和冷卻系統對PAG水溶性淬火介質進行攪拌，攪拌約15分鐘或更長時間，在淬火槽內不同位置分別提取配置好的介質樣品，用糖量折光儀檢測不同位置樣品的濃度，直至不同位置淬火介質濃度一致，其目的是保證介質濃度的一致性。開啟冷卻系統保證淬火介質溫度控制在40-42°C二、工件準備和檢測1.對原材料60Si2Mn，16*75彈簧扁鋼的化學成分和機械性能進行檢驗。2.用糖量折光儀測定淬火介質的濃度為9%，淬火介質溫度控制在41°C三、工件淬火和檢測1.設定加熱爐爐膛溫度為960士 10°C對應工件溫度為920°C，加熱保溫時間充足後工件入介質淬火。2.金相檢驗60Si2Mn，16*75鋼板彈簧淬火後金相組織狀態為淬火馬氏體，整個截面淬火馬氏體含量大於95%以上。3.採用硬度階梯法檢測淬火工件硬度範圍以及淬硬深度，從淬火工件截面每隔 2mm打一點洛氏硬度一直到截面中心，其結果在HRC59-HRC61之間，符合要求。4.在淬火過程中攪拌循環系統、冷卻系統始終在開啟狀態，其目的保證鋼板彈簧淬火的均勻性。四、工件回火和檢測1.設定鋼板彈簧回火溫度和時間，回火溫度在700士 10°C。2.將60Si2Mn，16*75鋼板彈簧立即放入回火爐內保溫1小時30分鐘進行回火。3.經回火後鋼板彈簧的硬度和金相組織為硬度HRC43-45 ；金相組織為三級回火屈氏體。五、鋼板彈簧總成檢測根據GB/T19844-2005《鋼板彈簧》標準和圖紙要求對鋼板彈簧各項指標進行檢測其結果如下機械性能經上述熱處理工藝加工機械性能完全合格。臺架疲勞試驗按圖紙標準要求產品臺架疲勞壽命為16萬次，遠超過8萬次合格品標準。其他各項指標，均符合國家標準和產品圖紙要求。
權利要求
1.一種利用PAG水溶性介質淬火處理汽車鋼板彈簧的工藝主要是採用PAG介質濃度為 8-10%、鋼板彈簧淬火爐溫度(高溫段為900°C _980°C、低溫段為800°C -600°C )、PAG介質溫度為40°C _42°C、工件在介質中擺動時間控制在14秒-20秒的淬火工藝。
2.根據要求1所述，其特徵是介質濃度控制在8%到10%之間，高於10%時加水稀釋到控制範圍內，低於8%時添加PAG原液。
3.根據要求1所述，其特徵是介質溫度控制在40°C 42°C，採用冷卻循環裝置進行控制，設置冷卻塔、循環管道和泵與淬火槽配套安裝；溫度過高時開啟冷卻系統，溫度過低一般採用加熱的方式升溫。
4.根據要求1所述，其特徵是鋼板彈簧在介質溶液中的擺動時間為14秒-20秒。
5.根據要求1所述，其特徵是鋼板彈簧淬火溫度，根據加熱爐的規格確定保溫時間使鋼板彈簧組織完全奧氏體化後進入介質中淬火，高溫段溫度為900°C 980°C的快速冷卻， 低溫段溫度為800°C 600°C的緩冷。
全文摘要
一種利用PAG水溶性介質淬火處理汽車鋼板彈簧的工藝主要是採用PAG介質濃度為8-10％、鋼板彈簧淬火爐溫度(高溫段為900℃-980℃、低溫段為800℃-600℃)、PAG介質溫度為40℃-42℃、工件在介質中擺動時間控制在14秒-20秒的淬火工藝；此工藝大大提高了厚規格鋼板彈簧在淬火時的淬透性，在獲得較大淬硬深度的同時又使鋼板彈簧的熱應力與組織應力最小，產品臺架疲勞壽命達到16萬次以上，該工藝擴大了鋼板彈簧的規格範圍，成本低、無公害、安全可靠。
文檔編號C21D1/60GK102168167SQ201010114309
公開日2011年8月31日 申請日期2010年2月26日 優先權日2010年2月26日
發明者羅偉, 羅曉紅 申請人:長沙勝通汽配科技發展有限公司