原始组织对弹簧钢热处理后力学性能的影响

弹簧主要在动载荷下，如往复或交变应力、振动、冲击等条件下使用，因此要求具有高强度和疲劳极限，以及一定的冲击韧性。提高弹簧强度的途径主要有固溶强化、沉淀强化和细晶强化。当弹簧材料化学成分一定时，主要是通过细晶强化来进一步提高强度。影响晶粒尺寸的因素一是轧制温度，二是热处理温度。弹簧热处理普遍采用在线感应热处理技术。感应加热具有加热速度快、加热时间短、热效率高等特点，原始组织的晶粒大小可以得到有效保留，于是弹簧钢采用低温轧制来获得更细化原始组织的技术得到了推广应用。本工作通过在不同温度奥氏体化获得不同原始组织的方法，研究原始组织对弹簧钢热处理性能的影响，进一步分析弹簧钢晶粒控制的必要性。

试验材料取自商用弹簧钢60Si2MnA圆钢，直径为Φ13mm，主要化学成分（质量分数，%）为：0.60C，1.74Si，0.70Mn，0.011P，0.006S，0.12Cr。将圆钢分别加工成长度为380mm的拉力试样和10mm的组织试样。先将试样在马弗炉内进行热处理获得不同的原始组织，热处理工艺为：加热到不同的奥氏体化温度保温30min，奥氏体化温度分别为850、900、950、1000、1050、1100和1150℃，保温后空冷。然后在某公司的铁路弹条感应热处理生产线上进行淬火-回火处理，淬火温度1000～1010℃，回火温度为485℃，保温时间为100min。采用光学显微镜观察不同奥氏体化温度转变后的原始组织，采用AwickZ1200型试验机测试试样的力学性能。试验结果表明：

（1）随着奥氏体化温度的升高，60Si2MnA钢淬、回火后的强度先平缓变化，然后下降明显，强度变化拐点温度为1050℃，原奥氏体晶粒尺寸变化拐点温度为950℃。

（2）60Si2MnA钢淬、回火后性能主要由原奥氏体晶粒尺寸和珠光体片间距决定，强度受原奥氏体晶粒影响大，塑性则主要与原奥氏体晶粒尺寸和珠光体片间距大小有关。