60Si2Mn弹簧钢表面脱碳的研究

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1、!第"#卷!!第"期金!!属!!制!!品$%%&年’月!()*+"#!!,)+"-.//*012/32)456.7859/$%%&!"#$%&’弹簧钢表面脱碳的研究蔡海燕!张忠铧!张!弛（宝山钢铁股份有限公司!$%#:%%）摘!要!研究加热条件、冷却速度对’%-1$;9弹簧钢线材表面脱碳的影响。结果表明，弹簧钢轧前加热和轧后冷却过程均会导致表面脱碳。降低加热温度和炉内残氧量、缩短在炉时间、提高轧后两相区冷却速度可明显降低钢的表面脱碳。关键词!’%-1$;9；弹簧钢；加热条件；冷却速度；脱碳中图分类号!<=#

2、>$?>#()*)+,-./01)-+,23,$4+5$/’/’’%#$$&’#6,$’7#5))8!"#$"#%"&’()"&*()+&*),"’()"&*!)#（!"#$%"&’(#&)*+,,-.#/，0+1/$%#:%%）92*5,+-5:@AA/6.)AB/C.19D6)941.1)9，6))*19D2C./)9.B/752AC6/4/6C2E521FC.1)9)A’%-1$;97G219D7.//*H12/2)4C2/7.541/4?

3、)9)66527E).B19.B/B/C.19DG2)6/77G21)2.)2)**19DC946))*19DG2)6/77CA./22)**19D?I/45619DB/C.19D./JG/2C.52/C942/7145C*)KLD/9G/26/9.CD/19.B/A529C6/，7B)2./919D.1J/19.B/A529C6/，19M62/C719D6))*19D2C./)A!23"45G*/KMGBC7/2C9D/CA./22)**19D6C92/456/.B/A/221./4/6C2E521FC.

4、1)9?;)<=/,>*:’%-1$;9；7G219D7.//*；B/C.19D6)941.1)9；6))*19D2C./；4/6C2E521FC.1)9!!弹簧钢表面出现脱碳会明显降低弹簧的疲劳极氛，试验主要从加热温度、加热时间、冷却"方面进限，特别是表面出现铁素体全脱碳层时，可使弹簧的行研究。实验室研究’%-1$;9在不同加热温度疲劳极限降低&%N，因此，在生产过程中必须严格（:’%，:T%，#%%%，#%$%，#%>%，#%’%，#%T%，##%%控制线材表面的脱碳层。-1O;9，-1OP2系弹簧钢U

5、）、在炉时间（#，$，"，>B）对钢表面脱碳的影响；模由于P，-1含量高，尤其是高-1含量会明显加剧钢拟线材吐丝后不同冷却速度（$S$%UVJ19）对的表面脱碳，表面脱碳层的控制是弹簧钢轧制过程’%-1$;9表面全脱碳的影响；研究水冷、空冷和风冷中的主要技术难点。结合弹簧钢生产的实际情况，等不同冷却介质对弹簧钢表面脱碳的影响。在实验室研究’%-1$;9热轧方坯的加热条件、冷却工艺对表面脱碳层的影响。%:研究结果$?#!加热条件对表面烧损和脱碳层的影响?:试验方案弹簧钢在轧制加热或热处理加热过程中，暴露根据弹

6、簧钢的脱碳机理，表面脱碳包括碳原子在氧化气氛中的钢材表面同时经历着脱碳和氧化反从金属内部向表面扩散及其在金属表面与炉气中的应，从而产生烧损和脱碳现象。其中烧损所产生的氧发生氧化两个过程。要控制弹簧钢的表面脱碳应铁磷可在轧制前用高压水去除，而剩余的脱碳层是减缓碳在加热和冷却过程的扩散系数和扩散时间，影响弹簧钢疲劳性能的重要因素。尽量降低加热炉内氧的浓度以减少其氧化程度。根$?#?#!烧损量与加热条件的关系据Q16R扩散第二定律以及文献［#S"］，特定成分烧损量与加热条件的关系如图#所示。随着温钢种的脱碳层深度

7、是加热温度、时间及加热气氛的度的上升，加热时间的延长，钢材表面烧损量逐步增函数。线材轧制过程中的二次冷却即4"54#点之加，尤其是在加热温度超过##%%U后，烧损量明显间（!23"两相温度区）缓冷可形成铁素体全脱碳。增加。鉴于在实验室热处理加热炉无法控制加热炉气$?#?$!加热条件对表面脱碳层的影响·"0·金!!属!!制!!品第"#卷图#!烧损量和加热条件的关系钢在不同加热温度和保温时间下的表面脱碳层测试结果如图$、图"所示。2）加热$3，空冷4+’图$!加热条件与表面总脱碳深度的关系5）加热)3，空冷4#

8、’’图"!加热条件与表面全脱碳深度的关系随着加热温度的提高和保温时间的延长，钢表面铁素体全脱碳和总脱碳程度相应加剧，但是在温度低于%&’(时，基本没有发生脱碳。图)是#’’’(下不同加热时间和冷却条件的表面脱碳层。6）加热$3，风冷4#’’$*$!冷却速度对表面脱碳层的影响为了单一研究两相区（!!"）冷却速度对弹簧钢表面脱碳，尤其是全脱碳的影响，试验研究过程中加热炉为真空和非真空两种状态，结果如图+所示。从图+可