关于压缩弹簧的热处理

由于压缩弹簧选材、成型方法和要求性能的不同，其热处理主要有三种类型：

1.凡是用已经强化过的钢丝、型材、带材成型的弹簧或弹性元件，不必再做淬火，只需进行去应力退火处理。

2.凡是热成型或用退火态材料绕制的弹簧，都必须进行淬火-回火或等温淬火处理。

3.凡是经过固溶处理或冷拉、冷轧的沉淀硬化型钢材制成的弹簧，必须进行时效处理。

三种热处理方法以1、2两种在压缩弹簧生产上应用最广，另外一种是特殊用途弹簧常用的热处理方法。对于一些重要用途的压缩弹簧或弹性元件，还应进行表面喷丸强化及预应力处理。例如强压、强拉、强扭及强弯处理等。

已强化材料制成的压缩弹簧的去应力退火

1 、用冷拔碳素钢丝缠绕制成的压缩弹簧的热处理

由于冷拔强化的钢丝已经具备了弹簧所需的力学性能，用它绕制的各种螺旋压缩弹簧不需再淬火，只需进行低温去应力退火处理。去应力退火工艺简便、成本低廉，在弹簧行业中应用极为广泛。这类弹簧去应力退火（也称低温回火）的目的有三：

1）消除冷拔钢丝缠绕弹簧时产生的内应力。

2）提高钢丝的抗拉强度、屈服强度和弹性极限。

3）减小弹簧的变形并提高其抗应力松弛性能。

冷拔碳素钢丝制成的压缩弹簧经适当退火后将显著降低其内应力。

加热温度不应超过其再结晶温度，否则，将导致弹簧软化。去应力退火工艺虽然简单，但它对弹簧的力学性能、特别是对材料的微塑性变形抗力的影响显著。

2 、油淬火-回火钢丝制压缩弹簧的去应力退火工艺

发达国家早已采用油淬火-回火碳素钢丝来制造气门弹簧，优质油淬火-回火铬钒钢丝亦在飞机发动机中使用。目前设计高应力弹簧时，都要求选用油淬火回火的高强度弹簧钢丝。在早，汽车及火车等发动机中的气门弹簧热处理一直是个技术难题；现在，采用油淬火钢丝来制造就简便多了。

用各种油淬火钢丝绕制的压缩弹簧需进行去应力退火。在冷卷簧时其材料内部留下了残留应力，低温退火可将这些内应力消除到一定程度。另外，在热处理过程中，其钢丝内部组织及性能会发生相应变化，有利于提高弹簧的尺寸稳定性、疲劳寿命和抗应力松弛性能。

冷拔钢丝制压缩弹簧在400℃左右回火时，弹簧的载荷损失率（ΔP/P0）出现最小值。因此比较合适的去应力退火温度应选在350℃-420℃之间。

3 、冷拔强化不锈钢丝制压缩弹簧的去应力退火工艺

和冷拔碳素弹簧钢丝类似，用冷拔强化的不锈钢丝绕制的压缩弹簧必须进行去应力退火处理。因为退火能提高弹性极限和尺寸稳定性。

螺旋压缩弹簧的热处理

圆截面直径＞Φ12、矩形截面边长10、板厚＞8的螺旋压缩弹簧一般采用热成型法制造。热成型的弹簧必须进行淬火和回火才能达到所需要的力学性能。

热成型压缩螺旋弹簧的热处理工艺：

1 、弹簧用钢及其淬透性

弹簧热处理时首先要根据弹簧材料的临界点正确选择其淬火加热温度。

碳素弹簧钢的淬透性很差，只适用于制造较小尺寸的弹簧；棒料直径较大的螺旋弹簧一般选用淬透性较高的低合金弹簧钢制造，可以保证整个截面淬透，获得匀细的回火马氏体组织。和未淬透者比较，可以得到更高的弹性极限、屈服强度与疲劳强度，其塑性、韧性较好，冷脆性能亦好。

2 、热处理

制造工艺路线：

钢材检验→下料→两端制扁→加热棒料、热卷弹簧→整形→淬火（或预热淬火）→热整形→回火→两端磨削→冷或热强压处理→探伤→涂装→检验→包装入库

淬火回火工艺：

这类螺旋压缩弹簧，材料多为为55Si2Mn或60Si2Mn。

设备一般为步进式无氧化脱碳加热炉，棒料规格Φ20-60，长度8m，加热温度880℃~950℃。

卷制设备为计算机控制的有芯或无芯弹簧热卷机。卷制后温度≥840℃，可以直接淬油，油温50℃~80℃，淬火出油温度控制在120℃~180℃，淬火硬度应该≥HRC54。

淬火后的弹簧应该在2h以内回火，回火炉温度精度应该在±3℃以内，回火温度范围为400℃-450℃，保温时间按照6min/mm计算。回火后弹簧的硬度应该在HRC45-50 。容易发生变形的弹簧，应该在回火后趁热增加整形工序。

用55Si2Mn或60Si2Mn棒料制造的压缩螺旋弹簧由以下三种淬火工艺：

①常规热处理工艺，即成型和淬火分两道工序进行，也叫二次淬火法。其优点是淬火质量稳定，缺点是操作复杂、周期长、能耗高、表面容易氧化脱碳。

②成型余热淬火，把热卷、整形、淬火工序合并起来。优点是减少一次高温加热，故表面氧化脱碳少、节能，生产效率高占地少等。存在的问题是，必须在短时间内完成热卷成型不能让温度降到Ar3以下。

③高温形变热处理，和上一步类似，不同点在于形变热处理中的热卷弹簧和和整形不应进行奥氏体再结晶，而是保留一部分强化效果，而余热热处理不考虑此现象。

④回火，上述三种淬火工艺都应及时回火。回火工艺基本相同。具体回火规范由所引起的组织和性能而定。

冷成型压缩弹簧的热处理

1 、冷成型压缩弹簧的工作特点、性能要求、选材及制造工艺路线

有些丝径较小的压缩弹簧，是用冷成型方法先制成弹簧再进行淬火回火的。柴油发动机喷油器调压弹簧就属于这一类。

制作工艺路线是：

冷绕簧→淬火→回火→磨平端面→内外倒角→探伤→喷丸处理→精磨端面→抛光→涂防锈油→产品检验→疲劳试验（10^7次台架实验）

2 、冷成型压缩弹簧的热处理

1）淬火：900℃加热，淬油，HRC≥58。

2）回火：320℃~340℃，保温时间30min，硬度HRC50~53 。

3）立定处理和热定型：将弹簧压缩到并圈程度，再加热到200℃，保温2小时。