鋼絲螺旋彈簧的熱處理
前言

　　對長度50m、外徑ф60mm的扁截面圓柱螺旋壓縮彈簧的熱處理是我們接受的一項外援任務。在國外，制造這種彈簧是使用油淬、回火后的鋼絲繞制成形然后經低溫回火來消除繞制應力。而在國內，到目前為止還沒有生產此類扁截面彈簧的專業廠，因而對這種異形截面鋼絲大多數是用圓鋼絲軋制或拉拔而成，繞制成彈簧后再經淬火和回火處理。顯然對這么長的彈簧進行淬、回火處理困難很大。我們經過調研分析和大量試驗，初步摸索了這種長彈簧的電阻法加熱淬火工藝，取得了比較滿意的結果。 一、電阻法加熱工藝方案的確定和設備設計

　　根據這種彈簧較長的特點和技術要求，我們比較了以下三種工藝方案，即火焰淬火、高頻淬火和電阻加熱淬火，經過分析對比認為，雖然電阻加熱淬火方案也有一定的技術難點，但最大特點是加熱時不要求彈簧旋轉，不要噴射冷卻液的專業設備。所以，確定用電阻加熱淬火法進行試驗。我們在熱學、電學的基礎上推導了溫度隨時變化的函數，依次推導出電阻加熱過程中電能轉換成熱能以及輻射熱的熱量隨時的變化規律，作為確定電阻加熱工件參數的參考依據。二、試驗設備與結果

　　1.試驗設備

　　試驗中采用的儀器設備有：(1)ZUDG—253鹽浴爐變壓器一臺；(2)彈簧加熱淬火用絕緣固定裝置一套；(3)冷卻水槽一個；(4)WGG2—302光學高溫計一個IRT—1200型紅外測儀一個；秒表一只。

　　2.試驗的主要內容

　　確定淬火加熱時間和回火時間，選擇淬火介質和觀察金相組織。

　　3.試驗結果

　　(1)淬火加熱時間的確定，根據電阻加熱是內熱源加熱，溫度是時間的函數關系本試驗采用秒表，光學高溫計和紅外測溫儀分別測量在一定電參數下試件能達到不同溫度的連續加熱時間，以此確定淬火加熱時間。

　　(2)回火時間的選擇，采用秒表和紅外測溫儀進行測試，結果表明回火加熱時間在25—30S之間較為適宜。

　　(3)淬火介質的選擇，按照水、油聚乙烯醇三種淬火介質分別進行了試驗。從試驗結果來看，這三種淬火介質都能滿足硬度和淬透性要求，但水淬的試件有明顯脆性，而油污染大，易著火。經大量試驗比較，選用濃度為0.5%的聚乙烯醇淬火劑較為適宜。

　　(4)金相組織，試驗結果表明：這類彈簧在電參數選取適宜，并能保證電參數穩定的條件下，淬火加熱2min,溫度可達到860—880℃，得到極細的淬火組織，在1000倍光學顯微鏡下才能觀察到明顯的馬氏體針狀組織特征。回火工藝為380℃×28S，硬度可達到39—43HRC。金相組織為回火屈氏體+少量回火素氏體，未見明顯的脫碳層故具有良好的綜合機械性能。 三、試驗結果分析

　　1.電阻法加熱具有較高的加熱速度，從而能使鋼在加熱時奧氏體晶粒得到細化，在加熱時間控制適當時，一般不會出現過熱現象。油淬火硬度與加熱時間之間關系得知：雖然在電參數穩定條件下，加熱1.5min就能達到硬度要求，但考慮到繞制時，彈簧圈內側較外側厚這個因素，因此將加熱時間延長2min較為適宜。

　　2.就電阻法加熱來說,時間對溫度的敏感性很大，因此要求材質和截面尺寸可能達到均勻一致。從整體看，電阻法加熱速度快，時間控制適當不會造成過熱現象。可是當工作截面明顯變化時，有可能造成局部溫度過高，重則過燒甚至熔斷，所以在使用電阻法加熱設備加熱工件時，特別是處理這類異形截面彈簧時，要預備一臺空氣壓縮機進行局部降溫，減小溫差；同時在加熱前必須除去工件表層的銹蝕，防止電加熱接觸不良，產生電火花燒傷工件。

　　3.本試驗選用聚乙烯醇火劑，能滿足彈簧淬火硬度要求，減小了變形和開列現象這類介質冷卻速度可介于水和油之間，從而可大大減小奧氏體向馬氏體轉變的熱應力和相變應力，減小工件的變形和開裂現象。