{东莞市特顺金属材料有限公司}本文采用国标1222—2007的热处理工艺和模拟弹簧制簧时的工艺，对机车弹簧用钢51CrV4和60Si2CrVAT的力学性能及51CrV4的硬度值和疲劳寿命进行了研究，研究内容主要从以下几个方面进行：热处理毛坯试样采用标准试样，在淬火温度850℃不变的前提下，回火温度为390℃，410℃，420℃，450℃，470℃，回火介质分别采用空气和水来研究51CrV4力学性能及硬度的变化情况。热处理毛坯试样分别采用标准试样和φ47mm整体试样，在淬火温度850℃不变的前提下，回火温度分别用440℃，460℃，480℃空冷及水冷来研究51CrV4力学性能和硬度的变化情况。取热轧态和退火态的51CrV4各二组，采用整体处理(φ47mm)，在保持淬火温度850℃不变的前提下，回火温度分别用480℃，490℃，对相同的回火温度分别采用水冷和空冷研究其力学性能的变化情况。为南方汇通制簧时找到了**佳的热处理工艺。取退火态的51CrV4三组，在经过850℃油淬，390℃，460℃，480℃回火后处理后，测得其疲劳寿命值，得出了51CrV4在850℃油淬，480℃回火后的疲劳寿命**长的结论。取退火态60Si2CrVATφ21mm的圆钢三组，在淬火温度870℃不变的前提下，回火温度分别采用410℃，420℃，430℃作对比实验，来研究60Si2CrVAT力学性能的变化情况。没有找到合适的热处理工艺使其性能满足铁路标准的要求。取同一炉退火态60Si2CrVATφ21mm的圆钢十组，淬火温度为900℃，回火温度为410℃，420℃，440℃三组；淬火温度为910℃时，回火温度为400℃，410℃，420℃，440℃四组；淬火温度930℃时，回火温度为410℃，420℃，440℃三组，研究淬火温度和回火温度同时改变时，60Si2CrVAT力学性能的变化情况，找到**佳的热处理工艺。

对60Si2CrVAT不同组织下的力学性能进行了研究，得出了热轧态，退火态，淬回后的组织所对应的力学性能。对拉伸试样的断口进行分析，发现断口形貌呈现不同的特征，正常情况下裂纹源位于断口中央，此时的塑性值一般较好，断口呈杯口状；而有时会出现裂纹源不在断口中央的异常断口，此时的塑性值一般很低，断口没有明显的收缩迹象，一般为脆断。夹杂物对钢力学性能和工艺性能的主要影响是降低材料的塑性，韧性和疲劳极限，造成材料性能上的方向性，使冷热加工性能变坏，使零件或工具(如轧辊)的表面光洁度降低。夹杂物可以使材料的抗腐蚀性能降低，对磁性材料的矫顽力也有明显影响等等。常规分析的夹杂物有硫化物夹杂，氧化物夹杂，硅酸盐夹杂以及点状不变形夹杂物，我公司生产的弹簧钢其夹杂物的类型主要是硫化物夹杂和氧化物夹杂，硅酸盐夹杂以及点状不变形夹杂物很少。

在日常的检验中，夹杂试样先经奥氏体化油淬后烘干，这样做的目的是为了在制作夹杂的金相试样时便于磨样，以及在制样过程中避免夹杂物的脱落。金相试样的制备过程为：砂轮机粗抛—150目金相砂纸—腊盘—呢子粗磨—呢子精磨抛光—擦干。在100倍显微镜下，根据GB10561夹杂物评级标准进行评级。硫化物夹杂属于塑性夹杂，一般以条状的形式存在；氧化物夹杂属于脆性夹杂，一般以不规则块状的形式存在。根据多年的试验得出硫化物夹杂对钢的性能影响要小于氧化物夹杂对钢性能的影响。在总夹杂物级别小于1.5级时，夹杂对钢性能的影响很小；在夹杂物级别大于1.5级时随着夹杂物级别的升高，弹簧钢性能逐渐减弱。所以弹簧钢发展的趋势是向着高纯净度方向发展。这样才能保证弹簧钢使用时的性能。组织结构的影响，即热处理对弹簧钢的影响为了得到较好的疲劳性能和较高的弹性极限，弹簧钢的热处理工艺大多采用淬火加中温回火，以便得到回火屈氏体组织。

对淬火温度的选择是既要保证充分奥氏体化，又要保持较细的晶粒。晶粒细化能显著提高弹簧钢的冲击值。钢的强化有3种方式，分别为：固容强化，沉淀强化和细晶强化。为了能同时获得这3种强化方式的效果，采取向AISI9260(0.60C，2.0Si，085Mn)钢中加入钒，铌，开发出一种用于汽车悬挂弹簧的沉淀强化弹簧钢。这种钢在850℃淬火，550℃回火时就已经有了沉淀强化的效果。随着淬火温度的升高，沉淀强化的效果更为明显。在950℃以下，AISI9260钢中加入V-Nb后的晶粒显著细化，在1000℃以上，加V-Nb和不加的晶粒度差别不大。细化晶粒既可提高强度，又可增加塑性以及冲击韧性。氧化法测试钢晶粒度。所谓氧化法即指在860℃加热保温一个小时后水冷所得到的晶粒度。经氧化法处理后的试样通过金相试样的制备，在100倍显微镜下观察所得到的晶粒大小，根据晶粒度评级标准ISO6394，可得到相应的晶粒度。用氧化法测定60Si2CrVAT的晶粒大小，得到了晶粒尺寸与淬火加热温度之间的关系。

同时，在使用直接还原铁时，还原铁中氧化铁与碳在氧化期的不间断沸腾形成泡沫渣，既能减少电弧对炉衬侵蚀，又能在熔池中逸出CO气泡，以带走钢中氮，降低氮含量<120×10-6。2，3二次精炼技术的运用与完善过去，弹簧钢主要在电炉或平炉中冶炼，为不断提高弹簧钢质量，降低生产成本，国外冶金企业从主要采用电炉加电渣重熔或真空重熔逐步发展到如今的二次精炼工艺，这就为大批量生产低成本，低夹杂物优质弹簧钢提供了可能。2脱氧工艺分析汽车悬挂簧和阀门弹簧等的失效原因发现，引起疲劳破坏的主要因素为非金属夹杂物，尤其是Al2O3和TiN夹杂物对弹簧疲劳寿命的危害**大。为生产高质量的弹簧钢，以往通常采用电炉-电渣重熔或真空电弧重熔等特种冶炼方法。随着炉外精炼技术的发展，采用炉外精炼工艺可显著减少钢中的夹杂物，如日本采用RH真空脱气实现超低氧钢(ULO)或超纯钢(UCS)的生产。在国内，目前人们主要考虑的是降低钢中气体含量和对夹杂物进行变性处理。