阅读说明：本技术 一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺 (Processing technology of high-temperature-resistant corrosion-resistant pressure spring ) 是由 王苏平 胡南红 王凯 郭志红 闫保宁 乔龙 陈学立 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺,采用以下步骤：S1：采用镍基高温合金钢丝进行绕制；S2：去应力退火：将绕制好的压簧放入到炉内加热到610±20℃,保温,再冷却到380±20℃,保温,出炉空冷；S3：粗磨双端面；S4：立定处理；S5：热强压处理：将压簧压至并圈,放置在490℃±20℃的炉内保温,随炉冷至140±20℃出炉,自然冷却后,卸载到自由状态；S6：精磨双端面。本发明采用高温两阶段退火工艺消除了压簧在绕制时产生的残余内应力,不但使压簧具有优异的力学性能,而且提升了压簧的抗松弛和抗蠕变能力,有利于压簧形状和尺寸的稳定。使用本发明制造的压簧,其耐腐蚀性能好、承载能力强、热衰减率低、使用寿命长,特别适用于海洋性气候环境。(A processing technology of a high-temperature-resistant corrosion-resistant pressure spring comprises the following steps: s1: winding a nickel-based high-temperature alloy steel wire; s2: stress relief annealing: putting the wound pressure spring into a furnace, heating to 610 +/-20 ℃, preserving heat, cooling to 380 +/-20 ℃, preserving heat, discharging and air cooling; s3: roughly grinding the double end faces; s4: setting treatment; s5: heat pressure treatment: pressing the compression spring to be in a parallel ring shape, placing the compression spring in a furnace at 490 +/-20 ℃ for heat preservation, discharging the compression spring from the furnace when the temperature of the compression spring is 140 +/-20 ℃ along with the cooling of the furnace, and unloading the compression spring to a free state after natural cooling; s6: and (5) finely grinding the double end faces. The invention adopts a high-temperature two-stage annealing process to eliminate the residual internal stress generated by the pressure spring during winding, so that the pressure spring has excellent mechanical properties, the anti-relaxation and anti-creep capabilities of the pressure spring are improved, and the stability of the shape and the size of the pressure spring is facilitated. The pressure spring manufactured by the invention has the advantages of good corrosion resistance, strong bearing capacity, low thermal attenuation rate and long service life, and is particularly suitable for marine climate environments.)

一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺

技术领域

本发明涉及弹簧领域，尤其是涉及一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺。

背景技术

弹簧的应用十分广泛，常用的碳素弹簧材料如70C、65Mn、72A，这些材料具有优良的综合性能，如力学性能（特别是弹性极限、强度极限、屈强比）、抗弹性衰减性能、抗疲劳性能等。由于不具有防锈性能，由这些材料制成的弹簧通常需要进行发蓝、电镀或电泳处理。但是，在面对海洋性气候环境时，上述表面处理方法就不再有效了。海洋性气候环境具有高湿热、高盐雾、高霉菌的特点，在静态时都会使表面处理过的金属发生腐蚀。对于动态工作的弹簧来说，弹性形变会破坏簧体表面的防腐层，加快腐蚀速度，进而破坏弹簧原有的承载特性。

常用的不锈钢弹簧材料如304、316、1Cr18Ni9，这些不锈钢材料具有良好的塑性、冷变形性、焊接性和较小的缺口敏感性，但不适用于含氯成份的介质，如海水。这些不锈钢材料在海洋性气候环境下具有晶间腐蚀倾向，而且在力学性能、抗弹性衰减性能和抗疲劳性能上不如常用的碳素弹簧材料。

沉淀强化镍基高温合金在-253～700℃温度范围内，具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，在宇航、核能、石油工业行业内获得了极为广泛的应用。尤其是在面对海洋性气候环境时，由沉淀强化镍基高温合金制成的弹簧具有优良的耐腐蚀性能，且不需要进行额外的表面处理。但是，由沉淀强化镍基高温合金制成的小直径钢丝，在力学性能上并非十分理想，使用该钢丝绕制的弹簧，在力值性能和承载能力上存在着不足。

综上所述，适用于海洋性气候环境的最佳弹簧材料是沉淀强化镍基高温合金，而如何克服沉淀强化镍基高温合金的缺陷，实现该合金在弹簧领域内的应用，则是本发明的初衷和核心点。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明人经过近两年的反复对比和探索，终于发现一种新型的加工工艺，该加工工艺克服了沉淀强化镍基高温合金存在的缺陷，实现沉淀强化镍基高温合金在弹簧领域内的应用，使得由沉淀强化镍基高温合金制成的弹簧完全符合图纸所要求的力值性能和承载能力，并且具有良好的耐腐蚀性，能够在海洋性气候环境下长期工作。

具体的，本发明采用如下技术方案：

一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺，采用以下步骤：

S1：采用镍基高温合金钢丝进行绕制；

S2：去应力退火：将绕制好的压簧放入到炉内加热到610±20℃，保温2h，再冷却到380±20℃，保温10h，然后出炉空冷；

S3：粗磨双端面；

S4：立定处理；

S5：热强压处理：将压簧压至并圈，放置在490℃±20℃的炉内保温2h，随炉冷至140±20℃出炉，自然冷却到常温，然后卸载到自由状态；

S6：精磨双端面。

进一步地改进技术方案，所述镍基高温合金钢丝的化学成份以质量百分比计分别为：所述镍基高温合金钢丝的化学成份以质量百分比计分别为：C：≤0.08%、Cr：17.0～21.0%、Ni：50.0～55.0%、Mo：2.8～3.0%、Nb：5～5.5%、AL：0.3～1.5%、Ti：0.75～1.15%，剩余部分由Fe、少量化学成份和杂质成份构成。

进一步地改进技术方案，少量化学成份以质量百分比计分别为：Si：≤0.35%、Mn：≤0.35%、Cu：≤0.30%、B：≤0.006%，杂质成份以质量百分比计分别为：S≤0.015%、P≤0.015%。

进一步地改进技术方案，所述镍基高温合金在绕制前经过固溶处理。

进一步地改进技术方案，所述镍基高温合金钢丝在经固溶处理后，还经调整处理。

进一步地改进技术方案，所述镍基高温合金钢丝在经调整处理后，还经时效处理。

进一步地改进技术方案，所述立定处理包括大于压簧工况速度的快压立定。

进一步地改进技术方案，所述立定处理还包括数次慢压立定和百次以上的大于压簧工况速度的快压立定。

进一步地改进技术方案，在慢压立定和快压立定后，将压簧压到极限状态，静置10h以上，然后卸载到自由状态。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用高温两阶段退火工艺，使钢丝原始组织γ奥氏体组织+少量δ相变成了由γ基体、γ′（Ni3AL）、γ"（Ni3Nb）、δ 和Nbc相等强化相组成体心四方有序结构的亚稳定相。经过这种处理，能够消除压簧在绕制时产生的残余内应力，不但使压簧具有优异的力学性能，而且提升了压簧的抗松弛和抗蠕变能力，有利于压簧形状和尺寸的稳定。

2、本发明的复合立定处理，能进一步消除压簧核心的正剩余应力，通过后期的稳定处理后，促使簧丝表面产生负剩余应力，为后期的热强压处理打下良好基础。

3、本发明的热强压处理，采用加温加荷的方式产生较为理想的表面负剩余应力，从而达到增加弹簧负载能力的效果。

4、使用本发明制造的压簧，其耐腐蚀性能好、承载能力强、热衰减率低、使用寿命长，特别适用于海洋性气候环境。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺，如图1所示，采用以下步骤：

S1：采用直径为1.8mm的镍基高温合金钢丝进行绕制；

所述镍基高温合金钢丝的化学成份以质量百分比计分别为：C：≤0.08%、Cr：17.0～21.0%、Ni：50.0～55.0%、Mo：2.8～3.0%、Nb：5～5.5%、AL：0.3～1.5%、Ti：0.75～1.15% 、Si：≤0.35%、Mn：≤0.35%、Cu：≤0.30%、B：≤0.006%，剩余部分由Fe和杂质S≤0.015%、P≤0.015%构成，该钢丝在高温下具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能。

镍基高温合金钢丝在绕制前经过固溶处理。固溶处理是沉淀强化的一种处理方式，经过固溶处理后，能够消除镍基高温合金钢丝在前期冷热加工时产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理能够获得合适的晶粒度，以保证合金的高温抗蠕变性能。

S2：去应力退火：将绕制好的压簧放入到炉内加热到590℃，保温2h，再冷却到400℃，保温10h后，出炉空冷；

对于常规的碳素弹簧材料来说，无论热成型还是冷成型，都需要进行多次回火处理，回火温度一般为320-500℃。对于常规的不锈钢弹簧材料来说，去应力退火温度一般为350℃～475℃，保温时间一般为20-60分钟，而且是单段操作。

而本发明采用高温两阶段退火工艺，将高温时效热处理与去应力退火工艺相结合，使钢丝原始组织γ奥氏体组织+少量δ相变成了由γ基体、γ′（Ni3AL）、γ"（Ni3Nb）、δ和Nbc相等强化相组成体心四方有序结构的亚稳定相。经过这种处理，能够消除压簧在绕制时产生的残余内应力，不但使压簧具有优异的力学性能，而且提升了压簧的抗松弛和抗蠕变能力，有利于压簧形状和尺寸的稳定。

S3：粗磨双端面；

S4：立定处理；

本发明的立定处理为复合立定处理，还包括10次为期1分钟的慢压立定（不一定是并圈）和一百次以上的大于压簧工况速度的快压立定（不一定是并圈）。在慢压立定和快压立定后，将压簧压到极限状态，静置10h以上，然后卸载到自由状态。经过复合立定处理后，能进一步消除压簧核心的正剩余应力，通过后期的稳定处理后，促使簧丝表面产生负剩余应力，为后期的热强压处理打下良好基础。

S5：热强压处理：将压簧压至并圈，放置在510℃的炉内保温2h后，随炉冷至120℃出炉，自然冷却到常温，然后卸载到自由状态；

压簧在使用过程中的主要失效形式是疲劳断裂和应力松驰，提高压簧的抗疲劳断裂和应力松驰能力可通过热强压处理来解决。常规的压簧是压至要求高度后，放置在160℃±10℃烘箱内，保温保压16h，出炉空冷，然后放开到自由状态。

本发明的热强压处理，采用加温加荷的方式产生较为理想的表面负剩余应力，从而达到增加弹簧负载能力的效果。相比现有的热强压工艺，本发明仅需2h的保温时间，因此能够大幅提高生产效率，降低热处理炉的能量消耗。

S6：精磨双端面。

实施例2：

一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺，采用以下步骤：

S1：采用直径为3.5mm的镍基高温合金钢丝进行绕制；

与实施例1不同的是，镍基高温合金钢丝在绕制前，不但经过固溶处理，还经过调整处理。调整处理能够使奥氏体转化为马氏体，产生沉淀硬化，提高镍基高温合金的抗拉强度和屈服强度。

S2：去应力退火：将绕制好的压簧放入到炉内加热到630℃，保温2h后，再冷却到360℃，保温10h后，出炉空冷；

S3：粗磨双端面；

S4：立定处理；

S5：热强压处理：将压簧压至并圈，放置在470℃的炉内保温2h后，随炉冷至160℃出炉，自然冷却到常温，然后卸载到自由状态；

S6：精磨双端面。

实施例3：

一种耐高温耐腐蚀压簧的加工工艺，采用以下步骤：

S1：采用直径为2.5mm的镍基高温合金钢丝进行绕制；

与实施例1不同的是，镍基高温合金钢丝在绕制前，不但经过固溶处理，还经过调整处理和时效处理。调整处理能够使奥氏体转化为马氏体，产生沉淀硬化，提高镍基高温合金的抗拉强度和屈服强度。时效处理能够提高压簧的稳定性。

S2：去应力退火：将绕制好的压簧放入到炉内加热到610℃，保温2h后，再冷却到380℃，保温10h后，出炉空冷；

S3：粗磨双端面；

S4：立定处理；

S5：热强压处理：将压簧压至并圈，放置在490℃的炉内保温2h后，随炉冷至140℃出炉，自然冷却到常温，然后卸载到自由状态；

S6：精磨双端面。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。