平截麵圓柱螺旋壓縮彈簧的熱處理流程

最近公司接到了一款來自於國外的彈簧，長50米
、外徑Φ60毫米的平截麵圓柱螺旋壓縮彈簧的熱處理是我們接受的一項外援任務。在國外這種彈簧的製造是采用油淬、回hui火huo鋼gang絲si繞rao製zhi成cheng型xing，然ran後hou低di溫wen回hui火huo消xiao除chu繞rao製zhi應ying力li。但dan在zai我wo國guo，目mu前qian還hai沒mei有you專zhuan門men的de廠chang家jia生sheng產chan這zhe種zhong平ping截jie麵mian彈dan簧huang，所suo以yi這zhe種zhong特te殊shu截jie麵mian鋼gang絲si大da多duo是shi用yong圓yuan鋼gang絲si軋zha製zhi或huo拉la製zhi而er成cheng，卷juan成cheng彈dan簧huang後hou再zai進jin行xing淬cui火huo和he回hui火huo。顯xian然ran，這zhe麼me長chang的de彈dan簧huang很hen難nan淬cui火huo和he回hui火huo。經jing過guo調tiao查zha分fen析xi和he大da量liang試shi驗yan，初chu步bu探tan索suo了le長chang彈dan簧huang的de電dian阻zu加jia熱re淬cui火huo工gong藝yi，取qu得de了le滿man意yi的de效xiao果guo。

一、確定電阻加熱工藝方案和設備設計

（1）根據該彈簧的長特性和技術要求，比較了火焰淬火、高(gao)頻(pin)淬(cui)火(huo)和(he)電(dian)阻(zu)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)三(san)種(zhong)工(gong)藝(yi)方(fang)案(an)。通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)比(bi)較(jiao)，我(wo)們(men)認(ren)為(wei)電(dian)阻(zu)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)方(fang)案(an)雖(sui)然(ran)也(ye)有(you)一(yi)定(ding)的(de)技(ji)術(shu)難(nan)度(du)
，但(dan)最(zui)大(da)的(de)特(te)點(dian)是(shi)專(zhuan)業(ye)設(she)備(bei)不(bu)需(xu)要(yao)彈(dan)簧(huang)轉(zhuan)動(dong)，加(jia)熱(re)時(shi)不(bu)噴(pen)冷(leng)卻(que)劑(ji)。因(yin)此(ci)，確(que)定(ding)采(cai)用(yong)電(dian)阻(zu)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)法(fa)進(jin)行(xing)試(shi)驗(yan)。在(zai)熱(re)學(xue)和(he)電(dian)學(xue)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，推(tui)導(dao)出(chu)電(dian)阻(zu)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)溫(wen)度(du)隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)的(de)函(han)數(shu)，進(jin)而(er)推(tui)導(dao)出(chu)電(dian)阻(zu)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)電(dian)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)能(neng)和(he)輻(fu)射(she)熱(re)隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)的(de)規(gui)律(lv)，作(zuo)為(wei)確(que)定(ding)電(dian)阻(zu)加(jia)熱(re)工(gong)件(jian)參(can)數(shu)的(de)參(can)考(kao)。

二、測試設備和結果。

（1）試驗設備：zudg-253鹽浴爐變壓器1台；彈簧加熱淬火絕緣固定裝置1套
；冷卻水箱1台；wgg2-302光學高溫計irt-1200紅外探測器1台
；秒表1台。

（2）試驗主要內容：確定淬火加熱時間和回火時間，選擇淬火介質，觀察金相組織。

三、試驗結果

（1）淬火加熱時間的測定。根據電阻加熱與內部熱源的關係
，溫度是時間的函數
，用秒表、光學高溫計和紅外測溫儀測量試樣在一定電參數下達到不同溫度時的連續加熱時間
，以確定淬火加熱時間。

（2） 通過秒表和紅外測溫儀測試回火時間的選擇。結果表明，回火加熱時間適宜於25～30s。

（3）根(gen)據(ju)水(shui)和(he)油(you)聚(ju)乙(yi)烯(xi)醇(chun)對(dui)淬(cui)火(huo)介(jie)質(zhi)的(de)選(xuan)擇(ze)進(jin)行(xing)了(le)試(shi)驗(yan)。試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)


，三(san)種(zhong)淬(cui)火(huo)介(jie)質(zhi)均(jun)能(neng)滿(man)足(zu)硬(ying)度(du)和(he)淬(cui)透(tou)性(xing)的(de)要(yao)求(qiu)，但(dan)水(shui)淬(cui)試(shi)樣(yang)明(ming)顯(xian)脆(cui)化(hua)，而(er)油(you)汙(wu)染(ran)大(da)，易(yi)著(zhe)火(huo)。通(tong)過(guo)大(da)量(liang)試(shi)驗(yan)，發(fa)現(xian)0.5%聚乙烯醇淬火劑的濃度更為適宜。

（4） 金相組織。試驗結果表明，這種彈簧適用於電參數的選擇
，能保證電參數的穩定性。加熱2分鍾
，溫度可達860-880℃
，可獲得非常精細的淬火組織。在1000倍光學顯微鏡下才能觀察到明顯的馬氏體針狀組織。回火工藝為380℃×28s，硬度可達39-43hrc。顯微組織為回火屈氏體+少量回火奧氏體，未發現明顯的脫碳層
，具有良好的綜合力學性能。

四
、試驗結果分析 

（1） 結果表明


，電阻加熱法具有較高的加熱速度，使鋼在加熱過程中奧氏體晶粒得到細化。扭簧油淬火硬度與加熱時間的關係表明，雖然在電參數穩定的情況下，加熱1.5min後可以達到硬度要求，考慮到繞製時彈簧圈內側比外側厚，延長加熱時間2min較為合適。

（2）對dui於yu電dian阻zu加jia熱re，時shi間jian對dui溫wen度du非fei常chang敏min感gan
，因yin此ci要yao求qiu材cai料liao和he截jie麵mian尺chi寸cun均jun勻yun。從cong整zheng體ti上shang看kan，電dian阻zu加jia熱re法fa加jia熱re速su度du快kuai，時shi間jian控kong製zhi得de當dang不bu會hui造zao成cheng過guo熱re。但dan是shi，當dang工gong作zuo段duan發fa生sheng明ming顯xian變bian化hua時shi
，可ke能neng導dao致zhi局ju部bu溫wen度du過guo高gao，或huo燒shao壞huai甚shen至zhi熔rong斷duan。因yin此ci，在zai用yong電dian阻zu法fa加jia熱re工gong件jian時shi，特te別bie是shi處chu理li這zhe種zhong異yi形xing截jie麵mian彈dan簧huang時shi，應ying準zhun備bei一yi台tai空kong氣qi壓ya縮suo機ji進jin行xing局ju部bu冷leng卻que

，以yi減jian小xiao溫wen差cha。同tong時shi，加jia熱re前qian必bi須xu清qing除chu工gong件jian表biao麵mian的de鐵tie鏽xiu

，防fang止zhi電dian加jia熱re接jie觸chu不bu良liang電dian火huo花hua燒shao傷shang工gong件jian。

（3）本(ben)試(shi)驗(yan)選(xuan)用(yong)聚(ju)乙(yi)烯(xi)醇(chun)滅(mie)火(huo)劑(ji)，能(neng)滿(man)足(zu)彈(dan)簧(huang)淬(cui)火(huo)硬(ying)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)，減(jian)少(shao)變(bian)形(xing)和(he)上(shang)浮(fu)現(xian)象(xiang)。這(zhe)種(zhong)介(jie)質(zhi)的(de)冷(leng)卻(que)速(su)度(du)介(jie)於(yu)水(shui)和(he)油(you)之(zhi)間(jian)，可(ke)以(yi)大(da)大(da)降(jiang)低(di)奧(ao)氏(shi)體(ti)向(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)的(de)熱(re)應(ying)力(li)和(he)相(xiang)變(bian)應(ying)力(li)，減(jian)少(shao)工(gong)件(jian)的(de)變(bian)形(xing)和(he)開(kai)裂(lie)現(xian)象(xiang)