弹簧钢55SiCr组织演变及力学性能研究

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作者：

尚俊男

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摘要：

55SiCr弹簧钢是一种用于汽车悬架的高档用钢,为汽车减震和缓冲提供保障。在生产过程中弹簧钢会发生脱碳现象,弹簧钢在后续热处理的脱碳以及冷却过程中的不均匀现象都会导致弹簧钢的性能和寿命下降。因此有必要对55SiCr弹簧钢生产工艺进行研究探索,以开发出高品质的弹簧用钢。本文以55SiCr弹簧钢为研究对象,利用热重分析仪,热模拟实验结合热轧实验,对实验钢的脱碳行为,热变形行为以及相变行为进行了研究,给出了工艺参数对实验钢组织和力学性能的影响规律,论文主要的研究结果如下:(1)通过热重分析仪,结合金相组织观察,对实验钢在不同加热温度和不同保温时间下的脱碳行为进行研究。结果表明,加热温度在1150℃时,全脱碳层会达到峰值,部分脱碳层深度会随着温度的升高不断加深;加热温度在1050℃时,所产生的全脱碳层深度最低;全脱碳层深度和部分脱碳层深度会随着时间的延长而加深。(2)对实验钢进行了单道次压缩实验,结果表明,在高温低速下容易发生动态再结晶,实验钢的动态再结晶激活能Qd为239.6kJ/mol,给出了峰值应力σp与Z参数的关系式,并建立了高精度的变形抗力模型。(3)通过热膨胀实验,结合金相组织观察,测定了实验用钢CCT曲线,模拟控冷工艺结果表明,高终冷温度高冷速下易产生均匀的细小的珠光体组织。(4)在实验室条件下对实验钢进行了模拟轧制,分别采用了不同开冷温度以及吐丝后的不同冷却速度和不同终冷温度的工艺,并对其进行了淬火+回火的热处理,对比了轧制后和热处理后的轧件的显微组织和力学性能。结果表明,吐丝后采用水冷工艺经热处理后的轧件具有良好的组织性能,为现场55SiCr弹簧钢生产工艺的制定提供了参考。(5)在鞍钢线材厂对55SiCr弹簧钢进行了试轧,研究冷却速度和吐丝温度对线材力学性能的影响。结果表明,在实际生产时,加热温度为1050℃时,不会产生全脱碳层,而且部分脱碳层也很低;冷却过程中,在珠光体相变区域,冷却速度越大,力学性能越好,证明在吐丝后加水冷工艺是可行的。

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关键词：

55SiCr弹簧钢 脱碳 相变 显微组织 力学性能