要求在450 ~600C的高温条件下工作的弹簧一般用W18Cr4V高速钢来制造

高速弹簧钢的热处理

　　要求在450 ~600C的高温条件下工作的弹簧一般用W18Cr4V高速钢来制造。这种弹簧材料以退火状态供应，卷制成形后需要淬火与回火处理。其热处理工艺是:820 ~850℃C预热，预热的时间是加热时间的二倍，在1270~1290的温度加热，在580~620℃低温盐浴中分级冷却或油冷，然后在600C进行二次回火，每次1h，或者第二次回火加热到 700”C，保温2h，以提高弹簧的疲劳强度，热处理硬度为52~60HRC 。

制造弹簧的马氏体不锈钢有3Cr13、4Cr13，马氏体不锈钢中由于含有较多的合金元索，所以在空气中冷却也能淬硬

不锈钢弹簧的热处理

　　(1)马氏体不锈钢 制造弹簧的马氏体不锈钢有3Cr13、4Cr13，马氏体不锈钢中由于含有较多的合金元索，所以在空气中冷却也能淬硬。淬火前先进行预热，预热温度760~790℃，预热时间6mm以下为30min, 6 ~25mm 为 45min。保温时间6mm以下10~20min, 6 ~25mm为30min。回火保温时间可按（1+厚度/mm/25）h的公式计算。淬火后的硬度在51~56HRC之间，有较大的内应力，应及时回火。马氏体不锈钢的耐蚀性不如奥氏体不锈钢，主要用来制造耐蚀性要求较低和截面较大的弹簧。热处理规范见表5-21。

　　(2)奥氏体不锈钢 用来制造弹簧的奥氏体不锈钢主要有1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、 lCr18Ni12Mo3Ti。钢丝直径越细或钢带的厚度越薄，强度就越高，当线径大于 6mm 以后强度就明显较低，不宜用来制造弹簧。奥氏体不锈钢卷制的弹簧成形后只要进行去应力退火即可。常用温度及保温时间见第3章表3-5。去应力退火后外径变化规律是涨大。

　　(3)沉淀硬化不锈钢的时效处理 沉淀硬化不锈钢丝、带在供货时，都已经过固溶处理和冷拉加工，冷卷成弹簧之后，需进行时效硬化处理。通过沉淀硬化时效处理之后，可获得高的强度和优良的综合力学性能。常用沉淀硬化不锈钢卷制弹簧后的时效处理规范见表5-22。

淬火温度的选择应使合金组织转变为单一的a相，然后快冷

铜合金弹簧的热处理

　　(1)铜合金弹簧的去应力退火处理 锡青铜、硅青铜、铝青铜、白铜等铜合金弹簧丝、带材供料时都已经过冷作强化，冷成形卷制弹簧后，只需进行去应力退火处理。处理后强度稍有提高，但温度超过220℃时强度有所下降。其去应力退火规范见第3章表3-5。

　　(2)铍青铜的时效处理 铍青铜丝带材供料时，已经过固溶处理和冷拉或冷轧加工，弹簧成形后再进行时效处理，使铍呈弥散状态的晶界周围析出，使材料强度提高。表5-24所列为皱青铜时效规范和时效前后抗拉强度对比。

　　(3)铜合金弹簧的淬火回火 铝的质量分数大于9%的铝青铜、铬青铜和铝白铜都属于淬火回火强化一类的铜合金弹簧。

　　以铝青铜为例，其淬火温度的选择应使合金组织转变为单一的a相，然后快冷。铝质量分数为9% ～10%的铝青铜，这一温度为1000℃左右，接近于该合金的熔化温度。因此淬火温度应比这一温度略低，一般为850~950℃C。保温时间一般为1~2h，在水中冷却。回火温度根据所要求的力学性能确定。在要求具有高强度、高硬度和低塑性时，可以采用低温回火，温度为250~350℃；在要求具有较高强度、硬度和较高塑性、韧性时，则采用高温回火，温度为500 -650℃。回火时间一般为2h左右。

　　铜合金弹簧淬火及回火工艺规范见表5-25。

高温弹性合金弹簧的热处理 高温下使用的弹性合金有铁基和镍基两大类

高温弹性合金弹簧和钛合金弹簧的热处理

　　(1)高温弹性合金弹簧的热处理 高温下使用的弹性合金有铁基和镍基两大类。

　　1)铁基高温合金 用来制作弹簧的有GHl35、GH132等。其中铬的作用主要使金属表面形成一层致密的氧化膜，镍的作用是使基体保持奥氏体组织(因为在高温时奥氏体钢比铁素体钢具有更高的热强性)，并与钛、铝等元索形成具有强烈沉淀强化作用的金属间化合物γ相Ni3(TiAD)和Ni3 (AlTi)。钨和钼主要起固溶强化的作用，硼的作用是净化晶界，提高抗蠕变的能力。

　　2)镍基高温合金 常用的有 GH169Inconel-X-750)。这类材Inconel-718)、GH145(料比铁基高温合金有更高的耐热性能和耐腐蚀性能。

　　高温合金主要用于制造在较高温度下使用的弹簧，高温下服役的弹簧除会发生通常的蠕变和松弛等现象外，还由于分子热运动的加剧而导致原子间结合力下降。材料的弹性模量E和切变模量G的数值从本质上来看是反映了原子间的结合力，因此温度升高，原子间距增大，必然导致E值和G值的下降。一般钢温度每升高100℃，E值和G值约下降3% ～5%。

　　因为弹簧的弹性力和扭矩都和材料的弹性模量成正比，所以在高温下即使弹簧的几何尺寸不发生变化，但弹性力和扭矩要低于常温。在计算时G值可参照表5-28进行估算。

　　(2)钛合金弹簧的热处理 钛合金弹簧的特点是密度小(p=4.4~4. 6g/em23)、具有高的比强度和良好的耐腐蚀性能。除此之外钛合金弹簧还有较好的热强性和低温性能，有些类型的钛合金弹簧能通过热处理时效进行强化。钛合金弹簧主要用于制造特殊用途的弹簧。常用的是a+β型钛合金弹簧 TC3(Ti-5Al-4V)和 TC4(Ti-6Al-4V)。 TC3的固溶温度为800~850℃, TC4 固溶温度为900~950℃，保温时间可按下列经验公式计算：T=3d+(5~8)min

　　钛合金弹簧的时效温度为480~560℃，时效时间为4~8h, TC3和TC4 经热处理后的力学性能见表5-29。

弹簧形变热处理高温形变热处理可提高弹簧钢的屈强比和弹性极限。提高弹簧的综合力学性能、疲劳性能和抗应力松弛性能。60Si2Mn和55Si2Mn钢板弹簧采用高温形变热处理时效果非常显著。

弹簧形变热处理

　　高温形变热处理可提高弹簧钢的屈强比和弹性极限。提高弹簧的综合力学性能、疲劳性能和抗应力松弛性能。降低钢的韧脆转化温度，减小钢的回火脆性，并具有工艺简便和节能的优点。

　　60Si2Mn 和 55Si2Mn 钢板弹簧采用高温形变热处理时效果非常显著。具体工艺如下：加热温度为920~950℃，热轧时形变量为10% ～30%，空冷时间为10 ~30s，油淬；再进行400C以上的普通回火或高温快速回火。