本发明专利技术涉及一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片制造方法,为使调质处理后的组织均匀化以及晶粒细化，主要是通过在淬火回火前采用一道热处理工艺，即析出相调整处理。在通过这种析出相调整处理后，在基体组织中充分弥散析出AlN、VC、V（C、N）等细小第二相颗粒，在后续淬火加热时起钉扎晶界作用，阻碍加热时奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒作用；这种析出相调整处理还可获得细小珠光体和铁素体平衡状态组织，在后续淬火加热时提高奥氏体形核率并形核均匀，以达到最终细化变截面弹簧片淬火回火晶粒和组织的效果。在析出相调整处理后进行机加工，然后对变截面弹簧片淬火回火，最后获得组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片。
A kind of spring slice with uniform structure and fine grain and its manufacturing method
【技术实现步骤摘要】
一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片及其制造方法
本专利技术是一种弹簧片，具体来讲是一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片，还涉及该弹簧片的制造方法。
技术介绍
钢板弹簧悬挂系统的轻量化对减轻整车重量具有重要的作用，因此现在许多公司都在研发变截面弹簧片。汽车变截面弹簧是在等应力设计的基础上提高了设计应力，比传统的等截面板簧使用时片数更少（又称少片簧），汽车少片簧在设计上由于具有片数少、重量轻、平顺性好等优点，对实现整车轻量化和提高整车平顺性及乘坐舒适性具有十分重要的意义。变截面弹簧片的基本工艺是下料、变截面轧制、机加工、淬火回火、应力喷丸。传统的弹簧片在淬火保温过程中，由于温度过高或者时间过长而容易导致晶粒粗化，这就会造成弹簧片的弹性极限和疲劳极限下降。微合金弹簧片是在原有材料基础上加入V、N、Al等微合金元素，这些微合金元素所产生的第二相粒子会弥散析出钉扎晶界，阻碍晶界的移动，从而达到细化晶粒的作用。但是，若热处理温度或者保温时间等工艺设置不当，则会引起这些第二相粒子的溶解或者长大，失去了钉扎晶界的作用。
技术实现思路
为了防止变截面弹簧片的晶粒长大现象，为了充分发挥微合金元素形成的第二相在弥散分布时起到的钉扎作用，本专利技术提供了一种在变截面弹簧片淬火前进行一次析出相调整处理的方法来使第二相弥散析出。该析出相调整处理具体为：S1，弹簧片加热到1150℃～1250℃温度下奥氏体化，保温时间不少于60min，使微合金元素充分溶入奥氏体中；在1150℃以上主要是为了让第二相颗粒充分溶入奥氏体中，不超过1250℃是为了防止弹簧片温度过高产生其他的异常组织。保温时间根据弹簧片材料的尺寸决定的，弹簧片的根部尺寸小于20mm时保温时间为60min，若是根部尺寸大于20mm需要适当延长一定时间确保材料完全奥氏体化及第二相颗粒的充分溶解。S2，以0.5℃/s～3.0℃/s的冷却速度冷至800℃~900℃，保温30min～60min，使得细小第二相颗粒充分弥散析出；S3，以大于2.0℃/s的冷却速度快速冷却至580℃～650℃保温60min以上；S4，炉冷至室温，获得片层间距细小的珠光体和铁素体组织，同时使得相间沉淀析出细小第二相颗粒。上述变截面弹簧片的淬火温度为920℃，保温时间为40min。为抑制弹簧片在淬火保温时晶粒度的长大，将弹簧片在1150℃～1250℃温度下奥氏体化，弹簧片的根部尺寸小于20mm时保温时间为60min，尺寸较大时适当延长保温时间，使V、N、Al等微合金元素充分溶入奥氏体中，这些微合金元素在钢中将以稳定的第二相形式析出，从而能起到阻碍晶粒长大的作用。然后以0.5℃/s～3.0℃/s的冷却速度冷至800℃~900℃，保温不超过90min，使得AlN、VC、V（C、N）等第二相颗粒充分细小弥散析出。再以大于2.0℃/s的冷却速度快速冷却至580℃～650℃保温60min以上，此时奥氏体向平衡组织转变更加充分，获得片层间距细小的珠光体和铁素体组织，同时使得相间沉淀析出VC等细小第二相颗粒，最后炉冷至室温第二相颗粒粒径不一，最小为纳米级。在这种析出相调整处理工艺结束后，材料再次进行淬火保温时的奥氏体晶粒在高温下被这些第二相颗粒有效钉扎而不发生粗化；这种析出相调整处理还可获得细小珠光体和铁素体平衡状态组织，在后续淬火加热时提高奥氏体形核率并形核均匀，从而达到均匀组织和细化晶粒的效果。一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片，其特征在于，变截面弹簧钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.56~0.66、Si：1.40~1.80、Mn：0.40~0.70、P：≤0.030、S：≤0.030、Cr：0.90~1.20、Ni：≤0.35、Cu：≤0.25、V：0.10~0.20、N：0.009～0.018；Al：0.01～0.04，余量为Fe和不可避免的杂质。一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片，其特征在于，变截面弹簧钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.46~0.54、Si：0.17~0.37、Mn：0.50~0.80、P：≤0.030、S：≤0.030、Cr：0.80~1.10、Ni：≤0.35、Cu：≤0.25、V：0.10~0.20、N：0.009～0.018；Al：0.01～0.04。通过对加入V、N、Al等微合金元素的变截面弹簧钢进行析出相调整处理，使得AlN、VC、V（C、N）等第二相颗粒充分弥散析出，这些颗粒粒径不一，最小可达纳米级。本专利技术的有益效果为：采用上述析出相调整处理方法对加入V、N、Al等微合金元素的60Si2CrVA、50CrVA等变截面弹簧钢进行热处理，检测淬火后的晶粒度。试验表明，在1150℃与1250℃较高的温度下进行上述的析出相调整处理，淬火后晶粒比较细小，其等效直径为20um左右；未经过析出相调整处理的变截面弹簧片在淬火后晶粒粗化至41um左右。本专利技术的析出相调整处理方法能有效控制第二相颗粒大量弥散析出并阻碍淬火保温时的晶粒长大，起到均匀组织和细化淬火回火后的晶粒。附图说明图1（a）试验（2）晶粒图；图1（b）试验（4）晶粒图；图1（c）试验（5）晶粒图。具体实施方式实施例1一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片的制造方法，包括：下料→变截面轧制→析出相调整处理→机加工→淬火回火→应力喷丸等。原材料是在60Si2CrVA变截面弹簧钢的基础上加入V、N、Al微合金元素，其化学成分（质量分数，%）为：C：0.56、Si：1.40、Mn：0.40、P：0.030、S：0.030、Cr：0.90、Ni：0.35、Cu：0.25、V：0.10、N：0.009；Al：0.01。对其进行上述的析出相调整处理，具体方法为：升温到1150℃后保温60min，随后以0.5℃/s～3.0℃/s的冷却速度冷至800℃，再保温45min后再以大于2.0℃/s的冷却速度快速冷却至600℃，保温80min，最后炉冷至室温。然后对材料进行920℃保温40min，再进行油冷淬火，淬火后晶粒的等效直径为24um左右，晶粒较细小。实施例2一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片的制造方法，包括：下料→变截面轧制→析出相调整处理→机加工→淬火回火→应力喷丸等。原材料是在60Si2CrVA变截面弹簧钢的基础上加入V、N、Al微合金元素，其化学成分（质量分数，%）为：C：0.50、Si：1.50、Mn：0.60、P：0.030、S：0.030、Cr：1.00、Ni：0.35、Cu：0.25、V：0.15、N：0.012；Al：0.03。对其进行上述的析出相调整处理，具体方法为：升温到1250℃后保温60min，随后以0.5℃/s～3.0℃/s的冷却速度冷至900℃，再保温45min后再以大于2.0℃/s的冷却速度快速冷却至600℃，保温80min，最后炉冷至室温。然后对材料进行920℃保温40min，再进行油冷淬火，淬火后晶粒的等效直径为18um左右，晶粒较细小。实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片的制造方法，其特征在于，主要包括下料、变截面轧制、机加工、淬火回火、应力喷丸等工序，其特征在于：在变截面轧制和机加工之间设有析出相调整处理工序，所述的析出相调整处理具体为：/nS1，弹簧片加热到1150℃～1250℃温度下奥氏体化，保温时间不少于60min，使微合金元素充分溶入奥氏体中；/nS2，以0.5℃/s～3.0℃/s的冷却速度冷至800℃~900℃，保温不超过90min，使得第二相颗粒充分细小弥散析出；/nS3，以大于2.0℃/s的冷却速度快速冷却至580℃～650℃保温60min以上；/nS4，炉冷至室温，获得片层间距细小的珠光体和铁素体组织，同时使得相间沉淀析出细小第二相颗粒。/n
【技术特征摘要】
20181218 CN 20181155211601.一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片的制造方法，其特征在于，主要包括下料、变截面轧制、机加工、淬火回火、应力喷丸等工序，其特征在于：在变截面轧制和机加工之间设有析出相调整处理工序，所述的析出相调整处理具体为：
S1，弹簧片加热到1150℃～1250℃温度下奥氏体化，保温时间不少于60min，使微合金元素充分溶入奥氏体中；
S2，以0.5℃/s～3.0℃/s的冷却速度冷至800℃~900℃，保温不超过90min，使得第二相颗粒充分细小弥散析出；
S3，以大于2.0℃/s的冷却速度快速冷却至580℃～650℃保温60min以上；
S4，炉冷至室温，获得片层间距细小的珠光体和铁素体组织，同时使得相间沉淀析出细小第二相颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片的制造方法，其特征在于，细小第二相颗粒为AlN、VC、V（C、N）中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的一种组织均匀及晶粒细化的变截面弹簧片的制造方法，其特征在于，第二相颗粒粒径不一，最小为纳米级。
4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀明，刘凯旋，王珏，毛向阳，赵灿，汪杨鑫，杨周，冯宇阳，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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