弹簧钢组织定量分析.pdf

第31卷第2期
热处理技术与装备
2010年4月
RECHULI JISHIU YU ZHUANGBET
Apr.2010
性能研究
弹簧钢组织定量分析
尹桦,张新敏?,曾少鸥,彭文屹2
(1.江西省科学院应用物理研究所,江西南昌33009;2.南昌大学材料科学与工程学院,江西
南昌330031;3.江西省政府办公,江西南昌330046)
摘要:本文通过使用IPP( Image- Pro Plus)6.0图像分析软件对60Si2Mn弹簧钢组织进行定量分
析,并结合宏观、徽观断ロ分析,硬度测试,金相组织分析来研究组织对性能的影响。结果表明弹簧
扁钢组织中出现块状铁素体和网状铁素体,造成崩断;弹簧圆钢的铁素体含量在21%左右,且铁素
体细小,分布均匀,因此有良好的疲劳性能和综合力学性能
关键词弹簧钢;图象分析软件6.0;定量分析;组织
中图分类号:TG115文献标识码:A文章编号:1673-497(2010)02-0022-07
Quantitative Analysis of Microstructure for Spring Steel
YIN Hua ZHANG Xin-min, ZENG Shao-peng, PENG Wen-yi
(1. Insititute of Applied Physics, Jangxi Academy of Sciences, Nanchang, Jiangxi 330029, China; 2. Insititute of
Material Sciences and Engeneering, Universite of Nanchang, Nanchang, Jiani 330031, China;
3. Office of Jiangxi Province, Nanchang Jiangxi 330046, China
Abstract In this paper, the microstructures of 60si2 Mn spring steels is quantitatively analyzed by PP
Image-pro Plus 6.0 )image analysis software. The effect of microstructure on the performance is studied
by the macro-and micro-fracture analysis, hardness testing and metallographic analysis. The result shows
that there are the massive ferrite and mesh ferrite in the spring flat steel to cause the collapse, and the ex-
cellent fatigue property and comprehensive mechanical properties as the ferrite content of about 21%, the
small and evenly distributed ferrite in the spring round steel
Key words: spring steels; image-pro Plus 6.0; quantitative analysis; microstructure
0前言
而提高弹簧钢的强度和疲劳性能。
随着我国加入WTO后,汽车工业与国际接轨
并迅速发展,从而使弹簧钢的需求量大幅度增加。1实验方法
如何提高弹簧钢的应力成为核心问题。
作者通过对各类弹簧钢的组织定量分析,包括
从治金观点考虑,应充分利用固溶强化、沉淀强60Si2Mn弹簧圆钢,60S2M加弹簧扁钢,从组织这个
化和细化晶粒强化技术,使弹簧钢具有以上要求的侧面来分析其对弹簧钢的各种性能的影响,以及不
特征,以适应弹簧的设计应力高。在现有钢种基本同处理对组织的影响,以期能找到进一步提高弹簧
不变的情况下,研究开发形变热处理、感应热处理、钢的强度和使用寿命的方法。
在线热处理和喷丸表面处理、强压处理等工艺,从1.1实验材料
收稿日期:2010-03-11
作者简介:尹(19%68-),男,助理研究员,主要从事材料保护及企业管理方面的工作。
联系电话:0791-8131270-607;E-mil:myth@126.com
万方数据
第2期
尹桦等:弹簧钢组织定量分析
实验所用的材料为60Si2Mn弹簧钢,是由某钢1.3宏观观察及低倍体视显微镜观察
铁股份有限公司提供的热轧态弹簧钢崩料断口试样
对扁钢和圆钢的端口进行宏观观察。观察两种
和CS稳定杆。图1为热轧态弹簧钢崩料断口试样钢断口的疲劳裂纹和形态特征,进一步在XP-100
(简称扁钢),图2为60S2Mn弹簧钢稳定杆经疲劳型低倍体视显微镜下观察断面形貌,并进行分析。
试验2万次后的断裂样品(简称圆钢)。
1,4硬度测试
根据弹簧钢国家标准CB/T122-2007和金属布
氏硬度试验GB/T3.1-2002国家标准,用HBE
3000A型电子布氏硬度计测试扁钢的硬度,钢球直
径2.5m,载荷:62.5kg时,P/D=10,保载158。根
据国家标准CB/T230.1-2004《金属洛氏硬度试验第
1部分:试验方法》,用HR-150A型洛氏硬度计测试
圆钢各试样的洛氏硬度。
1.5金相组织分析
制取扁钢和圆钢的金相试样。扁钢:长、宽、高
图1热轧态弹資钢崩料断口试样
都为15m;圆钢:厚度为15m、直径为20m。试
Fig. I The fracture specimen of the collapsing spring steel
样均用手锯切割,以免组织发生变化。经抛磨后,用
material as hot-rolled
4%硝酸酒精溶液腐蚀,制成金相试样。用Me3型
金相显微镜或XL03型金相显微镜观察金相组织,
拍照并分析。
1.6组织定量分析
用IP( Image- Pro Plus6.0)图像分析软件定量
分析扁钢和圆钢的金相组织。定量测定各相份,进
而分析组织与试样性能的关系。定量分析时,一个
图分6个区域取平均值(6个区域包括4个边缘区
域,一个中心区域和整个区域)。
图2稳定杆疲劳断裂样品
Fig 2 Fatigue fracture of samples of stable ro
2实验结果与讨论
2.1扁钢试验结果与分析
对经过不同处理的圆钢试样进行分类编号,分
2.1.1扁钢冲击试验结果
为1#、2#、3#。测试结果:1#疲劳周次为34万次,未
扁钢在摆锤冲击试验机进行冲击试验后,记录
断裂,综合性能好。2带经过表面喷丸,3-5万次后冲击功KU2(J),并计算冲击初性a(と/m2),冲击初
疲劳断裂。3#未做疲劳试验,疲劳性能差。
性公式
扁钢冲击试验
ak= KU2/F1
的神击功,计算冲击初性并观察断口形貌。该冲击F,为缺口截面面积:10x8m。结果如
对60Si2Mn扁钢进行冲击试验。测板簧冲击后
试验按照国家标准CBT229-2007《金属材料夏比冲
表1冲击试验结果
击试验方法》进行,仪器是ZBC-230