摘 要

51CrV4弹簧钢是德国钢种，综合性能好，然而目前该钢种主要来源于进口,国内只有极少数厂家在尝试制造，因此热处理工艺对51CrV4钢性能的影响亟待研究。本文通过设置淬火的温度梯度，确定最佳淬火温度。以此为基础，通过设置回火温度梯度和时间梯度，确定合适的回火温度和回火保温时间。利用金相显微分析、偏光显微分析和洛氏硬度分析等技术手段，对它们的显微组织进行分析，测试试样的力学性能，最后综合以上即得出最佳热处理工艺。结果表明，51CrV4钢的最佳淬火温度是870℃，最佳回火温度为450℃，最佳回火时间是40分钟。本文为进一步研究51CrV4钢的性能提供了依据。

关键词：51CrV4；弹簧钢；热处理；硬度；显微组织

Abstract

51CrV4 spring steel is the German steel, comprehensive performance, but the current mainly from the import of steel, only a very small number of domestic manufacturers in our country are trying to manufacture, so the heat treatment process on the 51CrV4 steel performance needs to be studied.In this paper, by setting the temperature gradient of quenching to determine the best quenching temperature.Based on this, the tempering temperature gradient and time gradient were designed to determine the appropriate tempering temperature and tempering time. The microstructure and mechanical properties were tested by means of metallographic microscopy, polarized light microscopy and Rockwell hardness analysis to get the best heat treatment process. The results show that the best quenching temperature of the 51CrV4 steel is 870 ℃, the optimum tempering temperature is 450 ℃, and the best tempering time is 40 minutes. This paper provides a basis for further study of the properties of 51CrV4 steel.

Key Words：51CrV4; spring steel; heat treatment; hardness; microstructure

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目 录 0

第1章 绪论 1

1.1前言 1

1.2弹簧钢 2

1.2.1弹簧钢的分类 2

1.2.2弹簧钢的性能 2

1.3钢的淬火 3

1.4 钢的回火 3

1.5 研究目标 4

1.6 研究内容及方法 4

1.6.1 基本内容 4

1.6.2 研究方法 4

第2章 实验内容 4

2.1 实验材料 5

2.2 实验仪器和设备 5

2.3 淬火工艺的研究 6

2.3.1 淬火实验 6

2.3.2 腐蚀过程 8

2.3.3 淬火后力学性能 8

2.3.4 晶粒度的测量 11

2.3.5 显微组织分析 14

2.4 回火工艺的研究 16

2.4.1回火实验 16

2.4.2 回火后力学性能 17

2.4.3 显微组织分析 21

第3章 结论 23

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1前言

经过了几十年的发展，中国的弹簧钢制发展有了长足的进步。尽管如此，仍有部分弹簧钢制造企业的产量逐渐缩小，竞争力变得越来越弱。很多企业对相关行业所需的重要零部件与基础零件的制造要求有所提高，以求跟上高端制造业日新月异的发展。诸多领域如汽车、铁路、工程机械、电子电器等对弹簧这种重要基础件的需求日益增长。目前，我国高性能弹簧钢的生产水平普遍不高，高档轿车、铁路等车用高级弹簧钢仍需进口。随着汽车行业和重大装备业的发展，高级弹簧的需求量越来越多。并且，随着高性能弹簧制造要求的提高，企业对弹簧钢质量的要求也越来越高。目前，我国弹簧钢制造仍然有很多方面有待提高，比如工艺水平较差、工艺质量的稳定性较差、高端品种与特殊品种主要依靠进口等，与国际领先水平的差距比较大。

洪国华,杨顺虎,肖波,周建发现了国外弹簧钢的生产则起步很早,在设备方面、新工艺方面、新技术研究方面及产品质量控制等方面都比国内先进,如粗钢供应均采用大电炉或高炉-转炉流程，在用电炉做初炼炉时，对所用废钢进行精选，从而保证粗钢中的残余元素处于较低的水平;对电炉采用喷粉脱磷和无渣出钢技术;转炉钢进行真空除渣,以降低磷含量和防止氧化渣进人精炼炉;在LF精炼的基础上采用RH真空脱气工艺;连铸坯断面尺寸普遍大于国内特钢厂,通过大的压缩比来改善或消除由铸造造成的部分缺陷,采用多级电磁搅拌，减少连续性偏析与锻造缺陷;采用轻压下、大直径辊强压下和连续锻压等液相穴压下技术减少偏析;在精整热处理方面，具有完善的精整热处理装备和质量保证体系。

近年来，我国铁路行业的发展极为迅速，经历了多次的全面提速，意味着我国对高性能弹簧钢的质量要求将会大幅度提高。目前，我国列车使用的弹簧钢主要有60Si2Mn、60Si2CrA等，这几种钢将逐渐无法满足提速后的要求，所以我国的高速、重载列车所用的弹簧钢原材料已经改为51CrV4。51CrV4弹簧钢是当前国内市场需求量占主要部分的品种之一，该钢种为德国牌号，具有良好的综合性能。然而，现阶段该钢种主要依靠进口，国内只有较少生产厂家在尝试生产，现阶段我国对于该钢种的研究不够充分，对其生产工艺的掌握还有待提高。由于大部分企业所用的弹簧钢除了需要具有较高的强度外，同时还要具有良好的塑性。为了使这两方面性能综合使钢获得最佳性能，需要通过研究热处理对51CrV4钢显微组织及力学性能的影响，获得它的最佳热处理工艺及性能指标，从而有利于制造业更好地应用该钢种，为车用弹簧钢的国产化生产制造提供技术依据。

1.2弹簧钢