X12CrNiSi18-9-3盘元
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不锈钢弹簧
不锈钢弹簧是指可以工作在电子、耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的弹簧。
不锈钢弹簧是指可以工作在电子、耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的弹簧。
不锈钢弹簧钢丝满足标准GBT_24588-2009弹簧厂设计生产各类不锈钢弹簧,不锈钢弹簧适用于高低温、耐腐蚀等工作环境,材料主要包括130M ,316,316L,321.202.201.430.420,631等.不锈钢弹簧是化工机械和电子等诸多行业中工作环境要求耐腐蚀,耐中温,无磁使用的一款的弹性元件,不锈钢弹簧在受载时能产生较大的弹性变形,把机械功或动能转化为变形能,而卸载后不锈钢弹簧的变形消失并回复原状,将变形能转化为机械功或动能。
不锈钢弹簧按受力性质,不锈钢弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧,按形状可分为碟形弹簧、环形弹簧、弹簧片、螺旋弹簧、截锥涡卷弹簧以及扭杆弹簧等。普通圆柱弹簧由于制造简单,且可根据受 载情况制成各种型式,结构简单,故应用广。弹簧的一般来说应具有高的弹性极限、疲劳极限、冲击韧性及良好的耐热耐腐蚀性能等,常用的材料有参考如上。常用弹簧丝直径20毫米以下的用冷卷法,不锈钢弹簧在制成后还要进行强压或抛光处理,可提高弹簧的承载能力和表面光洁度。
常用材料国产不锈钢316,316L,321.202.201.430.420,及进口韩国象牌,KOS高丽商事等。
T302/T304做为一种用途广泛的钢因含有Ni比Cr具有更的机械性能,耐腐蚀性,耐热性,低温强度, 是常用的不锈钢弹簧材料。
T316推荐用于高度耐腐蚀及无磁性之场合,但机械性能低于T302/T304。
T631J1/T631用于耐热弹簧及经过热处理后具有高抗张强度之弹簧,但耐腐蚀性能较T302/T304差。
类型和工艺
1.奥氏体不锈弹簧钢的热处理
(1)固溶处理
奥氏体不锈弹簧钢固溶处理规范及设备
材料牌号 处理温度℃ 冷却方式1Cr18Ni9 棒材:1100~1150 水冷板材:1080~1130 水或油冷带材:1020~1070 水冷,油冷或者气冷
1Cr18Ni9Ti 棒材:1060~1140 水冷
板材:1050~1130 水或油带材:1020~1070 水冷,油冷或者气冷
0Cr17Ni14Mo2 1020~1120 水冷,油冷或者气冷
0Cr18Ni12Mo2Ti 1020~1100 水冷,油冷或者气冷
1Cr18Ni12Mo2Ti 1020~1100 水冷,油冷或者气冷
(2)稳定回火处理
奥氏体不锈弹簧钢稳定回火处理规范及设备
材料牌号 处理温度℃ 保温时间(h)
1Cr18Ni9 430~480 2h 真空炉或时效炉1Cr18Ni9Ti 0Cr17Ni14Mo2 380~480 2n 0Cr18Ni12Mo2Ti 1Cr18Ni12Mo2Ti
2.马氏体不锈弹簧钢的热处理
(1)马氏体不锈弹簧钢的预备热处理 马氏体不锈弹簧钢属于马氏体相变强化钢
马氏体不锈弹簧钢的预备热处理工艺
材料牌号 不完全退火 低温退火
加热温度℃ 冷却介质 布氏硬度压痕mm 加热温度℃ 冷却介质 布氏硬度压痕mm
2Cr13 870-900 随炉冷却至 600℃后出炉空冷 ≥4.4 730~780 空气 ≥4.0
3Cr13 ≥4.2 730~780 ≥4.0
4Cr13 ≥4.0 730~780 ≥4.0
1Cr17Ni2 670~690 ≥3.5
(2)马氏体不锈弹簧钢的淬火、回火处理
马氏体不锈弹簧钢制成弹簧后的终热处理是淬火、回火。
常用马氏体不锈弹簧钢的终热处理工艺
材料牌号 淬 火 回 火 硬度(HRC)
加热温度℃ 冷却介质 加热温度℃ 冷却介质
2Cr13 1000~1040 油 300~480 空气
3Cr13 1000~1040 油 300~480 空气 40~46
3Cr13Mo 1020~1060 油 220~300 空气 46~50
4cr13 1000~1050 油 320~450 空气 45~52
1cr17Ni2 1000~1020 油 340~360 空气
3.沉淀硬化不锈弹簧钢热处理
沉淀硬化不锈弹簧钢是通过马氏体相变强化和沉淀析出强化两者综合强化的,所以基本热处理工艺为固溶处理和时效处理。
对于半奥氏体育型钢,固溶处理后室温得到不稳定的奥氏体,没有完成马氏体转变,没有充分强化,因此在固溶处理和时效处理之间,增加一个调整处理,使得不稳定奥氏体转变为马氏体。常用调正处理有调节处理(T处理)、冷处理(R处理)、塑性处理(C处理)三种方法。
常用沉淀硬化不锈弹簧钢热处理工艺
类别 材料牌号 固溶处理 调整处理 时效处理
加热温度℃ 冷却介质 加热温度℃ 冷却介质
半奥氏体沉淀强化型 0Cr17Ni7AI 1040~1060 水或空气 750~ 770℃空冷 520~550 空气
940~ 960℃空冷 -78℃冷处理 500~520 冷变形 470~490
0Cr15Ni7Mo2AI 1050~1080 空气或水 750~ 770℃空冷 520~550 空气
940~ 960℃空冷 -78℃冷处理 500~520冷变形 470~490
0Cr12Mn5Ni4Mo3AI 1040~1060 空气 750~ 770℃空冷 450~490 空气
-78℃冷处理 510~530550~570 冷变形 340~360510~570550~570
马氏体沉淀强化型 0Cr17Ni4Cu4Nb 1020~1060 空气 450~550 空气
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消应力回火温度对弹簧力学性能的影响
消应力回火温度对各种材料弹簧力学性能的影响是客观存在的。可以以不同的回火温度对碳素弹簧钢丝、油淬火回火钢丝和1Cr18Ni9弹簧材料力学性能的影响加以说明。见表3、4.、5(上一篇将表5列立成了表3),也可以根据对弹簧的特殊性能要求来确定相应的回火温度。
回火温度对碳素弹簧钢丝材料弹簧的力学性能的影响
钢丝直径mm 材料供应状态 各种回火温度处理30分钟后的σb,σs,
(Mpa) 100℃ 200℃ 260℃ 300℃ 400℃
2 冷拉强化 σb 1760 1850 1850 1750 1625
σs 1350 1500 1600 1380 1300
回火温度对油淬火回火钢丝材料弹簧的力学性能的影响
钢丝直径mm 材料供应状态 各种回火温度处理30分钟后的σb,σs,
(Mpa) 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃
2 冷拉强化 σb 1520 1550 1600 1600 1350
σs 1400 1400 1400 1380 1200
回火温度对1Cr18Ni9对弹簧力学性能的影响
钢丝直径mm 材料供应状态 各种回火温度处理1小时后的硬度(HRC)
300℃ 350℃ 400℃ 450℃ 500℃
4 冷拉强化 46.6 48.2 48.2 48.5 47.6
1.均匀且美观的表面状态。2.良好的成形性,均匀的弹性。3.高塑性,抗疲劳强度,耐热耐腐蚀性能佳。4.材料表面状态由用户选择:裸线、镀镍弹簧线、镀树脂弹簧线,不锈钢弹簧出厂又分为亮面、雾面、半 亮 面。客户可根据产品精密美观程度的要求进行选择。5.无论是无磁性或弱磁性的不锈钢弹簧。
均可广泛使用于电子,家电,工业,民用等产品。步给不锈钢弹簧去油污、去氧化皮有两种使用方法:
1.把不锈钢弹簧浸入放有用清水稀释的金属清洗剂A(清洗剂A与清水稀释配比为1:1或1:2左右)的塑料容器中,时间以弹簧表面无油污、无氧化皮恢复金属本色为宜,浸泡时间不宜过长,取出用清水洗净。这样不锈钢 弹簧表面就有亚光效果。
2.在超声波设备中清洗剂与清水的配比为1:30左右,时间以弹簧表面无油污、无氧化皮恢复金属本色为宜,取出用清水洗净,这样不锈钢弹簧表面就能达到亚光效果。
以上两种方法,可适用于精密度高的弹簧。
3.清洗剂A放入有粗磨料、弹簧的振动光饰机中或六角滚筒中(弹簧与粗磨料的体积比佳为1:3,清洗剂用量为弹簧重量的1%--2%)研磨抛光以后用清水洗净,弹簧表面的划痕就没有了,提高了弹簧表面的光洁度。但精密度高易缠绕的弹簧不宜用此法。
第二步给不锈钢弹簧上光:
把光亮剂B放入有粗磨料的振动光饰机或六角滚筒内(弹簧与精磨料的体积比为1:3,光亮剂B的用量为弹簧重量的1%--2%左右,时间越长越亮)抛光后,取出用清水洗净晾干即可,这样不锈钢弹簧表面如镀镍一般光亮照人,褪色。
化学抛光是不锈钢常用的表面处理工艺,与电化学抛光工艺相比,其大不锈钢抛光制品优点是不需要直流电源和特殊夹具,可以抛光形状复杂的零件,生产率很高。就功能性而言,化学抛光除了能得到物理、化学清洁度的表面外,还能除去不锈钢表面的机械损伤层和应力层,得到机械清洁度的表面,这有利于防止零件的局部腐蚀,提高机械强度、延长零件使用寿命。从本世纪40年代初有了关于不锈钢化学抛光的专利以来,迄今已有不少配方公诸于世,但人们在实际应用时仍然感到很困难。因为不锈钢品种繁多,不同牌号的不锈钢具有不同的腐蚀规律,不可能采用同一种溶液,所以不锈钢化学抛光溶液有多种类型。 化学抛光溶液的基本组成包括腐蚀剂、氧化剂和水。腐蚀剂是主要成份,如果不锈钢在溶液中溶解,抛光便不能进行。氧化剂和添加剂可抑制过程,使反应朝有利于抛光的方向进行。水对溶液浓度起调节作用,便于反应产物的扩散。不锈钢化学抛光能否顺利进行,取决于上述成分的合理配合。
不锈钢电解抛光是将不锈钢制品挂在阳极上,在电解抛光液中进行阳极电不锈钢抛光操作解加工。电解抛光是一种特殊的阳极过程,在整个阳极电解抛光过程中,不锈钢制品表面同时进行着两个相互矛盾的过程,即金属表面氧化膜的不断生成和溶解。但是不锈钢制品表面凸起部位和凹洼部位化学成膜进入钝态的条件是不相同的,又由于阳极溶解,阳极区金属盐浓度不断增加,在不锈钢制品表面形成一种高电阻率的稠性粘膜层。稠性粘膜在制品表面微观凹凸处厚度是不相同的,并使阳极微观表面电流呈不均匀分布。微观凸起处电流密度大,溶解较快,使制品表面毛刺或微观凸起处溶解而达到整平;凹洼处电流密度较小,溶解也较慢。由于电流密度分布不同,制品表面以不同速率不断成膜与溶解。阳极表面同时进行着两个相反的过程,成膜与溶解,钝化膜的不断生成、溶解,使不锈钢制品表面被整平,达到高度光滑和光泽的外观,满足了不锈钢制品表面抛光精饰目的。
球化退火
球化退火又叫Spheroidizing annealing,是使钢中碳化物球化而进行的退火,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火(Spheroidizing annealing):球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温一段时间,然后缓慢冷却到略低于Ac1的温度,并停留一段时间,使组织转变完成,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢,如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷,所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难以切削加工,且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织,其中的渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,和片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易长大,冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对于一些需要改善冷塑性变形(如冲压、冷镦等)的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20~40)℃或Acm-(20~30)℃,保温后等温冷却或直接缓慢冷却。在球化退火时奥氏化是"不完全"的,只是片状珠光体转变成奥氏体,及少量过剩碳化物溶解。因此,它不可能消除网状碳化物,如过共析钢有网状碳化物存在,则在球化退火前须行正火,将其消除,才能球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多,常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温适当时间,然后随炉缓慢冷却,冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后,随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温,等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比,等温球化退火不仅可缩短周期,而且可使球化组织均匀,并能严格地控制退火后的硬度。
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具,量具,模具所用的钢种)。其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并为以后淬火作好准备。 这种工艺有利于塑性加工和切削加工,还能提高机械韧性。尤其对于轴承钢、工具钢等钢种而言,如在淬火前实施球化退火,即可获得下列效果:轴承钢淬火效果均一;减少淬火变形;提高淬火硬度;改善工件切削性能;提高耐磨性和抗点蚀性等轴承的性能。工具钢淬火效果均一;抑制淬裂、淬弯等现象;提高耐磨性、刀刃锋利程度及使用寿命。
根据钢种和退火目的,球化退火可分以下几种:
(1)普通球化退火,即将钢加热到730~740℃保温足够时间,然后以小于20℃/h的速度缓冷到650℃出炉。这种退火工艺适用于共析成分附近的碳素工具钢。
(2)周期球化退火,也叫循环退火。它是在A点附近的温度反复进行加热和冷却,一般进行3~4个周期,使片状珠光体在几次溶解一析出的反复过程中,碳化物得以球化。该工艺生产周期较长,操作不方便,难以控制,适用于片状珠光体比较严重的钢。
(3)等温球化退火。一般加热到800±10℃,保温后快冷到700±10℃(A1附近)再进行较长时间保温,之后,以30~50℃/h的速度冷却到600℃出炉。一般轴承钢多采用此工艺。
(4)变形-球化退火。将塑性变形与球化退火工艺结合在一起,由于塑性变形的作用,钢内位错密度和畸变能增加,促使片状碳化物在退火时加速溶断和球化,从而加快球化速度,缩短球化退火时间。
根据变形制度的不同,又可分为:
(1)将钢材加热到Acm和Ac1,之间的温度进行塑性变形,然后冷却到稍低于Ac1,温度进行球化退火;
(2)钢材在高温终轧后快冷到一定温度后直接进行等温处理的球化退火;
(3)钢材冷变形后加热到稍低于Ac1,温度而进行的球化退火。
球化退火的加热温度是影响球化程度完全与否的关键因素。加热温度选择合适,既能片状珠光体消失,又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物,作为球化核心,终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织。奥氏体化温度很高时,碳化物全部溶解并均匀化,冷却后总是得到片状珠光体。冷却速度直接影响着碳化物颗粒的大小和均匀性。冷却太快,碳化物颗粒太细,并有形成片状碳化物的可能,使硬度偏高。冷却过慢时碳化物颗粒又过于粗大。
球化前的珠光体细薄、碳化物细小而分散时,经形变热处理而得到的退化珠光体组织等易于球化,并能缩短球化时间,提高球化质量和钢的疲劳寿命。
12Cr2MoWVTiB (12Cr2MoWVTiB) 是一种低合金贝氏体型耐热钢,主要采用钨钼复合固溶强化,钒钛复合弥散强化和微量硼的硬化,在小于600 °C的工况下该钢具有优良的综合力学性能,抗氧化性能及组织稳定性。该钢种在620°C时热强性较好,甚至达到某些铬镍奥氏体钢的水平,但抗氧化性能急剧下降,其3000h 的单位面积增重为242g/ m2 ,腐蚀率为0. 15mm/ 年,故近年来有关资料中已将其高推荐使用温度由620°C降为600°C。
12Cr2MoWVTiB合金钢管含铬量在11%~30%在使用状态下以铁素体组织为主的合金钢管。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类合金钢管存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。
是奥氏体和铁素体组织各约占一半的合金钢管。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体合金钢管的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体合金钢管的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体合金钢管相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相合金钢管具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍合金钢管。
①交货状态
是指交货产品的终塑性变形或终热处理的状态。一般不经过热处理交货的称热轧或冷拔(轧)状态或制造状态;经过热处理交货的称热处理状态,或根据热处理的类别称正火(常化)、调质、固溶、退火状态。订货时,交货状态需在合同中注明。
②按实际重量交货或按理论重量交货
实际重量--交货时,其产品重量是按称重(过磅)重量交货;
理论重量--交货时,其产品重量是按钢材公称尺寸计算得出的重量。其计算公式如下(要求按理论重量交货者,需在合同中注明):
12Cr2MoWVTiB合金管每米的理论重量(钢的密度为7.85kg/dm3)计算公式:
W=0.02466(D-S)S
式中:W--钢管每米理论重量,kg/m;
D--钢管的公称外径,mm;
S--钢管的公称壁厚,mm。
③条件
按现行标准的规定项目进行检验并符合标准的规定,称做条件。条件又分为:
A、基本条件(又称必保条件)。无论客户是否在合同中注明。均需按标准规定进行该项检验,并检验结果符合标准规定。
如化学成分、力学性能、尺寸偏差、表面质量以及探伤、水压实验或压扁或扩口等工艺性能实验,均属必保条件。
B、协议条件:标准中除基本条件外,尚有"根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注?quot;或"当需方要求……时,应在合同中注明";还有的客户,对标准中基本条件提出加严要求(如成分、力学性能、尺寸偏差等)或增检验项目(如钢管椭圆度、壁厚不均等)。上述条款及要求,在订货时,由供需双方协商,签署供货技术协议并在合同中注明。因此,这些条件又称为协议条件。有协议条件的产品,一般均要加价的。
④批
标准中的"批"是指一个检验单位,即检验批。若以交货单位组批,称交货批。当交货批量大时,一个交货批可包括几个检验批;当交货批量少时,一个检验批可分为几个交货批。
"批"的组成通常有下列规定(详见有关标准):
A、每批应由同一牌号(钢级)、同一炉(罐)号或同一母炉号、同一规格和同一热处理制度(炉次)的钢管组成。
B、对于碳素钢结构管、流体管,可以不同炉(罐)的同一牌号、同一规格和同一热处理制度(炉次)的天津合金钢管组成。
C、焊接钢管每批应由同一牌号(钢级)、同一规格的钢管组成。
⑤钢和钢
在GB/T699-1999和GB/T3077-1999标准中,其牌号后面带有"A"字者,为钢,反之为一般钢。
钢在下列的部分或全部优于钢:
A、缩小成分含量范围;
B、减少有害元素(如硫、磷、铜)含量;
C、较高纯净度(要求非金属夹杂物含量少);
D、较高力学性能和工艺性能。
⑥纵向和横向
标准中称纵向是指与加工方向平行(即顺加工方向)者;横向是指与加工方向垂直(加工方向即钢管轴向)。
做冲击功实验时,纵向试样的断口因与加工方向垂直。故称横向断口;横向试样的断口因与加工方向平行,故称纵向断口。