55SiCr彈簧鋼脫碳與氧化行為研究

彈簧鋼是一種重要機械設備的基礎材料，主要用于航天航空、汽車、鐵路車輛等諸多領域。當鋼中出現脫碳現象時會嚴重影響彈簧鋼的疲勞極限和彈性，進而嚴重影響彈簧鋼的正常服役。當鋼表面發生氧化時，會在盤條表面形成一層氧化皮。若不及時清除干凈，在后續加工過程中壓入鋼絲表面，產生表面缺陷，同時氧化皮積聚會加劇拔絲模的損耗。甚至會造成線材在粗拉過程中斷裂。本課題研究分析了不同加熱溫度下55SiCr彈簧鋼表面氧化和脫碳變化的規律，以降低表面氧化和脫碳對材料宏觀性能帶來的不利影響，為生產實踐作出指導。

試驗在實驗室條件下進行，材料選用市售的普通55SiCr彈簧鋼，成分（質量分數，%）：C0.51～0.59，Si1.20～1.60，Mn0.60～0.80，P≤0.02，S≤0.015，Cu≤0.10，Cr0.60～0.80。試樣經打磨后徹底清除表面氧化和脫碳層，最后制成表面光潔的15mm×15mm×8mm的試樣。對熱處理后的試樣進行鑲樣、磨樣、拋光、4%硝酸酒精腐蝕，用多功能金相顯微鏡觀察試樣外表層氧化與脫碳情況，并拍攝脫碳最深的較均勻區域的金相照片。脫碳層深度按照GB/T224-2008標準進行測量，用Image-ProPlus6.0軟件分析處理帶標尺的金相照片，分別測量同一試樣的多張脫碳層深度的照片，取其平均值作為脫碳層深度。試驗結果表明：

（1）在700～1100℃加熱時，55SiCr彈簧鋼總脫碳層深度隨加熱溫度的升高逐漸增加，1100℃時總脫碳層深度達到最大值，1100℃為55SiCr彈簧鋼的脫碳敏感溫度。

（2）在800℃以下，隨著溫度的升高，55SiCr彈簧鋼的全脫碳層深度逐漸增加，在800℃時達到最大值；溫度高于950℃后，材料的全鐵素體脫碳層深度趨于穩定。

（3）對55SiCr彈簧鋼而言，保溫時間與氧化程度成正比關系。

（4）加熱溫度對脫碳層深度的影響比保溫時間的影響更加明顯。