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65Mn彈簧鋼
●特性及適用范圍:
65Mn彈簧鋼,錳提高淬透性,φ12mm的鋼材油中可以淬透,表面脫碳傾向比硅鋼小,經(jīng)熱處理后的綜合力學(xué)性能優(yōu)于碳鋼,但有過熱敏感性和回火脆性。用作小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發(fā)條,也可制作彈簧環(huán)、氣門簧、離合器簧片、剎車彈簧及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。
65mn 強(qiáng)度.硬度.彈性和淬透性均比65號鋼高,具有過熱敏感性和回火脆性傾向,水淬有形成裂紋傾向。退火態(tài)可切削性尚可,冷變形塑性低,焊接性差。 受中等載荷的板彈簧,直徑達(dá)7-20mm的螺旋彈簧及彈簧墊圈.彈簧環(huán)。高耐磨性零件,如磨床主軸.彈簧卡頭.精密機(jī)床絲桿.切刀.螺旋輥?zhàn)虞S承上的套環(huán).鐵道鋼軌等
●化學(xué)成份:
碳C :0.62~0.70
硅Si:0.17~0.37
錳Mn:0.90~1.20
磷P :≤0.035
鉻Cr:≤0.25
鎳Ni:≤0.30
銅Cu:≤0.25
●力學(xué)性能:
屈服強(qiáng)度σs (MPa):520~690
伸長率δ10 (%):14~22.5
斷面收縮率ψ (%):不大于10
硬度:熱軋,≤302HB;冷拉+熱處理,≤321HB
●熱處理規(guī)范及金相組織:
熱處理規(guī)范:淬火830℃±20℃,油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要時,±30℃)。
金相組織:屈氏體。
●臨界點(diǎn)溫度(近似值)Ac1=726℃,Ac3=765℃,Ar3=741℃,Ar1=689℃,Ms=270℃。
●正火規(guī)范:溫度810±10℃,空氣冷卻。
●交貨狀態(tài):熱軋鋼材以熱處理或不熱處理狀態(tài)交貨,冷拉鋼材以熱處理狀態(tài)交貨。
●供貨規(guī)格:
軋材:Φ16~160mm
鍛材:Φ160~450mm
65Mn密度
65Mn密度 ρ=7.85克/立方厘米,該鋼可以冷軋成鋼板、鋼帶和鋼絲,制作彈簧。65Mn也可以制作成如鉗工的鑿子、劃針等工具。65Mn鋼可制作一般截面尺寸為8~15mm左右的小型彈簧如各種小尺寸扁、圓彈簧,底墊彈簧、彈簧發(fā)條。
氬弧焊對焊工藝
為了減小電極的消耗,選擇直流正接進(jìn)行線材的對焊試驗(yàn),即選用直流電源,線材接電源的正極,鎢極接電源的負(fù)極。
含1%或2%氧化釷的鎢極發(fā)射電子效率高,電流承載能力好,且抗污染性能好,引弧容易并且電弧比較穩(wěn)定。為了便于操作,選擇直徑為2 mm的較細(xì)的釷鎢極,并且電極前端磨尖。
由于氬氣較低的電弧電壓特性對于薄板和線材的手弧焊特別有益,因此選擇氬氣做保護(hù)氣體。
試驗(yàn)選用直流手工氬弧焊機(jī),焊接前,將鋼絲兩端頭仔細(xì)磨平,為防止焊點(diǎn)產(chǎn)生氣孔,用丙酮將端頭油污清洗干凈。將兩端磨平的線材放在平整潔凈的對正板上(圖1),使兩端頭對正,接頭處不留間隙,用壓鐵壓住接頭兩側(cè)。將線材接焊機(jī)正極,鎢極接負(fù)極,分別將電流調(diào)至20 A,15 A,10 A,8 A進(jìn)行焊接。焊接時,在接頭旁邊引燃點(diǎn)弧并使之燃燒穩(wěn)定,將電弧移至接頭處使接頭金屬熔化后迅速將電弧熄滅,同時輕微施加頂鍛力,冷卻后即完成焊接過程,焊接過程中不使用填充焊絲。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)焊接電流為20 A時,電弧燃燒劇烈,接頭處金屬飛濺嚴(yán)重,焊點(diǎn)塌陷嚴(yán)重。當(dāng)電流調(diào)至15 A時,電弧燃燒較平穩(wěn),熔池飛濺少,但焊縫仍有塌陷。但電流降至10 A時,引弧容易,電弧燃燒穩(wěn)定,焊縫處沒有塌陷現(xiàn)象。圖2為焊接電流10 A時,用數(shù)碼相機(jī)在Leica MZ6型體視顯微鏡下拍下的焊接接頭形狀??梢钥闯?,接頭的圓柱度較好,將其打磨后能滿足線鋸的要求。當(dāng)電流調(diào)至8 A以下時,引弧困難且電弧不穩(wěn)定,難以完成焊接過程。
焊接接頭試驗(yàn)
由于65Mn鋼具有過熱傾向,因此焊接熱影響區(qū)對接頭的力學(xué)性能影響很大。直徑0.7 mm的65Mn鋼絲經(jīng)氬弧焊對焊后接頭處非常硬脆,輕輕折彎焊點(diǎn)處,就會在熔合線或焊縫處脆斷,斷口呈明顯的脆性斷裂形貌。所得接頭由焊縫和熱影響區(qū)組成,沿接頭軸線測試從焊縫中心至母材各個區(qū)域的顯微硬度。測量結(jié)果表明,從母材到熱影響區(qū)及焊縫中部,顯微硬度急劇增加,焊縫中部硬度達(dá)HV 1 060,這說明熱影響區(qū)及焊縫中部生成了硬脆組織。對于這種具有硬脆組織的接頭,為了提高其韌性和塑性,降低其硬度,獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的適當(dāng)配合,必須對焊接接頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕鼗鹛幚?。熱處理后,?yīng)將熱影響區(qū)的脆性消除,同時應(yīng)能使母材保持一定的強(qiáng)度和彈性?;鼗鹪谙涫诫娮锠t內(nèi)進(jìn)行,回火工藝見表1。將回火后的鋼絲焊接接頭處仔細(xì)打磨,使其直徑與母材直徑大致相等,再在WE-50拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。每種回火處理的試樣取三根,取其拉力的平均值。
由試驗(yàn)可以看出,330℃以上熱處理后,母材彈性基本消失,且斷裂均發(fā)生在母材處,而不發(fā)生在焊點(diǎn)及其熱影響區(qū),這說明熱處理后雖然熱影響區(qū)的脆性*消失,但母材的強(qiáng)度被大大削落(經(jīng)試驗(yàn),所用母材的抗拉強(qiáng)度為1 663 MPa)。260℃保溫10 min時,雖然材料彈性基本不變,但熱影響區(qū)的脆性不能消除。當(dāng)加熱溫度為280℃,保溫10 min時效果比較好,熱影響區(qū)的抗拉強(qiáng)度只比母材降低20%左右,而母材的彈性消失較小。將280℃回火處理的焊頭沿軸線方向測試縱剖面上各個區(qū)的顯微硬度,發(fā)現(xiàn)焊縫處的最高硬度值降低到HV 500左右,比未處理時的硬度降低大約1倍。 焊好的環(huán)形鋼絲不但應(yīng)能滿足一定的強(qiáng)度和彈性要求,而且具有一定的疲勞強(qiáng)度.
冷拔退火
傳統(tǒng)周期性球化退火工藝,退火溫度750℃,保溫2h,爐冷到溫度(680±10)℃,保溫3h,再爐冷到550℃以后,出爐空冷。生產(chǎn)效率低,氧化脫碳率達(dá)22%-40%,表面硬度及彈性達(dá)不到要求。不*退火新工藝,退火溫度(740±10)℃,保溫4h,爐冷到550℃以后,出爐空冷??估瓘?qiáng)度600-620Mpa、伸長率53.5%-40%,硬度209-214HBW金相組織為球化珠光體+少量點(diǎn)狀珠光體,縮短了生產(chǎn)周期,節(jié)省能源。
退火新藝
傳統(tǒng)退火工藝,退火溫度730℃,保溫13h,再爐冷到650℃以后,出爐空冷。退火新工藝:退火溫度(860±10)℃,保溫45-60min,爐冷到(750±10)℃,保溫3-3.5h,在爐冷至650-660℃以后,出爐堆冷或入保溫坑緩冷。金相組織符合要求:珠光體組織2.5-6級,以4級左右為佳,該工藝提高效率80%-100%。
65Mn低合金圓鋼的酸洗處理廣泛地應(yīng)用于冷軋板材坯料即熱軋板材的表面氧化鐵皮的去除,如熱軋65Mn低合金圓鋼需進(jìn)行磷化或鍍層等表面處理加工前去除氧化鐵皮;焊接管材在鍍鋅或進(jìn)行其它熱浸鍍、電鍍加工前的表面預(yù)處理;退火處理后的鋼材如管材、65Mn低合金圓鋼、線材等冷拔加工前的表面處理;鋼鐵加工件進(jìn)行電鍍、電刷鍍前的除銹處理以及不銹鋼和特殊鋼生產(chǎn)過程中的類似處理。當(dāng)前酸洗仍是65Mn低合金圓鋼生產(chǎn)和鋼鐵表面處理時*的工藝過程。但是,65Mn低合金圓鋼酸洗處理工藝的采用也帶來如下的一些問題:
【1】大量消耗65Mn低合金圓鋼材料和酸
在酸洗的過程中,有的主要通過酸與鐵皮的化學(xué)反應(yīng),溶解相應(yīng)的65Mn低合金圓鋼氧化物的溶解作用來除去鐵皮。有的,如使用硫酸進(jìn)行65Mn低合金圓鋼酸洗時,還要借助于酸與65Mn低合金圓鋼發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣泡的剝離作用來除去氧化鐵皮。因此在酸洗過程中,大量消耗酸是必然的。雖然在酸洗中使用酸洗緩蝕劑可以降低65Mn低合金圓鋼的金屬消耗,但是仍有相當(dāng)量的金屬鐵損失掉。
【2】可能降低65Mn低合金圓鋼的物理性能
在酸洗過程中,65Mn低合金圓鋼和酸之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣。由于酸洗液中的氫的化學(xué)位高于被酸洗的65Mn低合金圓鋼中氫的化學(xué)位,生成的氫會滲入鋼中并積存起來造成 氫脆,從而影響65Mn低合金圓鋼的機(jī)械性能或以后的加工處理。
【3】會帶來一系列的環(huán)境污染問題
采用酸洗工藝對65Mn低合金圓鋼或零件進(jìn)行表面處理,由于65Mn低合金圓鋼的品種、產(chǎn)品的規(guī)格和生產(chǎn)的規(guī)模各不相同,從而造成了在生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)環(huán)境方面有著很大差別。如酸洗槽體的密封、對生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕、酸洗車間的通風(fēng)排風(fēng)、酸霧的排出和處理以及污水的處理和排放等方面,處理方法和處理水平相差懸殊。從而會帶來許多環(huán)境保護(hù)方面的問題,而需要一一加以處理和解決。
【4】廢酸和鐵鹽的處理問題
鋼的酸洗在消耗大量金屬鐵的同時還產(chǎn)生大量的廢酸液與相應(yīng)的酸和氧化鐵或生成的鐵鹽溶液。為了回收和利用這些廢酸液和鐵鹽,需要較大的投資來建設(shè)相應(yīng)的回收和處理設(shè)備。特別是對于一些小型的、小批量的65Mn低合金圓鋼進(jìn)行酸洗處理時,往往會出現(xiàn)酸洗廢液難以集中進(jìn)行處理的情況,一旦發(fā)生直接排放的情況,就會對對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。