60CrMnA彈簧鋼較高強度、塑性和韌性，淬透性較好，過熱敏感性比錳鋼低、比矽錳鋼高，脫碳傾向比矽錳鋼小，回火脆性大。故應選擇合適的回火溫度和冷卻速度；一般在淬火併中溫回火狀態下使用60CrMnA用於車輛、拖拉機工業上製作負荷較重、應力較大的板簧和直徑較大的螺旋彈簧。
基本介紹
- 鋼材名稱：彈簧鋼
- 牌 號：60CrMnA
- 執行標準：GB/T 1222-2007
- 密 度：7.85 cm/g*3
化學成份,力學性能,熱處理規範,交貨狀態,焊接工藝,
化學成份
碳 C ：0.56～0.64矽 Si：0.17～0.37
錳 Mn：0.70～1.00
硫 S ：≤0.030
磷 P ：≤0.030
鉻 Cr：0.70～1.00
鎳 Ni：≤0.35
銅 Cu：≤0.25
力學性能
抗拉強度 σb (MPa)：≥1225(125)
條件屈服強度 σ0.2 (MPa)：≥1078(110)
伸長率 δ5 (%)：≥9(供參考)
斷面收縮率 ψ (%)：≥20
硬度 ：熱軋,≤321HB;冷拉+熱處理,≤321HB
熱處理規範
熱處理規範：淬火830～860℃,油冷; 回火460～520℃。
交貨狀態
熱軋鋼材以熱處理或不熱處理狀態交貨，冷拉鋼材以熱處理狀態交貨。
焊接工藝
氬弧焊對焊工藝
為了減小電極的消耗，選擇直流正接進行線材的對焊試驗，即選用直流電源，線材接電源的正極，鎢極接電源的負極。
含1%或2%氧化釷的鎢極發射電子效率高，電流承載能力好，且抗污染性能好，引弧容易並且電弧比較穩定。為了便於操作，選擇直徑為2 mm的較細的釷鎢極，並且電極前端磨尖。
由於氬氣較低的電弧電壓特性對於薄板和線材的手弧焊特別有益，因此選擇氬氣做保護氣體。
試驗選用直流手工氬弧焊機，焊接前，將鋼絲兩端頭仔細磨平，為防止焊點產生氣孔，用丙酮將端頭油污清洗乾淨。將兩端磨平的線材放在平整潔淨的對正板上，使兩端頭對正，接頭處不留間隙，用壓鐵壓住接頭兩側。將線材接焊機正極，鎢極接負極，分別將電流調至20 A，15 A，10 A，8 A進行焊接。焊接時，在接頭旁邊引燃點弧並使之燃燒穩定，將電弧移至接頭處使接頭金屬熔化後迅速將電弧熄滅，同時輕微施加頂鍛力，冷卻後即完成焊接過程，焊接過程中不使用填充焊絲。
試驗發現，當焊接電流為20 A時，電弧燃燒劇烈，接頭處金屬飛濺嚴重，焊點塌陷嚴重。當電流調至15 A時，電弧燃燒較平穩，熔池飛濺少，但焊縫仍有塌陷。但電流降至10 A時，引弧容易，電弧燃燒穩定，焊縫處沒有塌陷現象。圖2為焊接電流10 A時，用數位相機在Leica MZ6型體視顯微鏡下拍下的焊接接頭形狀。可以看出，接頭的圓柱度較好，將其打磨後能滿足線鋸的要求。當電流調至8 A以下時，引弧困難且電弧不穩定，難以完成焊接過程。
焊接接頭試驗
由於60CrMnA鋼具有過熱傾向，因此焊接熱影響區對接頭的力學性能影響很大。直徑0.7 mm的65Mn鋼絲經氬弧焊對焊後接頭處非常硬脆，輕輕折彎焊點處，就會在熔合線或焊縫處脆斷，斷口呈明顯的脆性斷裂形貌。所得接頭由焊縫和熱影響區組成，沿接頭軸線測試從焊縫中心至母材各個區域的顯微硬度。測量結果表明，從母材到熱影響區及焊縫中部，顯微硬度急劇增加，焊縫中部硬度達HV 1 060，這說明熱影響區及焊縫中部生成了硬脆組織。對於這種具有硬脆組織的接頭，為了提高其韌性和塑性，降低其硬度，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合，必須對焊接接頭進行適當的回火處理。熱處理後，應將熱影響區的脆性消除，同時應能使母材保持一定的強度和彈性。回火在箱式電阻爐內進行，回火工藝見表1。將回火後的鋼絲焊接接頭處仔細打磨，使其直徑與母材直徑大致相等，再在WE-50拉伸試驗機上進行拉伸試驗。每種回火處理的試樣取三根，取其拉力的平均值。
由試驗可以看出，330℃以上熱處理後，母材彈性基本消失，且斷裂均發生在母材處，而不發生在焊點及其熱影響區，這說明熱處理後雖然熱影響區的脆性完全消失，但母材的強度被大大削落（經試驗，所用母材的抗拉強度為1 663 MPa）。260℃保溫10 min時，雖然材料彈性基本不變，但熱影響區的脆性不能消除。當加熱溫度為280℃，保溫10 min時效果最好，熱影響區的抗拉強度只比母材降低20%左右，而母材的彈性消失較小。將280℃回火處理的焊頭沿軸線方向測試縱剖面上各個區的顯微硬度，發現焊縫處的最高硬度值降低到HV 500左右，比未處理時的硬度降低大約1倍。 焊好的環形鋼絲不但應能滿足一定的強度和彈性要求，而且具有一定的疲勞強度.
