摘要
本文簡要介紹油淬火-回火鋼絲的特性、現(xiàn)行產品標準及發(fā)展方向，梳理生產流程與工藝控制要點，為用戶合理選用鋼絲牌號、采購適配產品提供參考信息。
關鍵詞：油淬火-回火處理、預硬化處理、多次回火、在線探傷
1. 概況
油淬火-回火處理
指將拉拔至成品尺寸的鋼絲在連續(xù)爐中進行淬火+回火處理：鋼絲先在連續(xù)爐加熱至完全奧氏體化溫度，經油槽淬火獲得馬氏體組織，再通過連續(xù)爐回火，實現(xiàn)預期強韌性。該工藝生產的鋼絲平直度好、力學性能均勻，制成零部件后僅需低溫消除應力即可直接使用。
油淬火-回火熱處理爐由張力放線裝置、加熱爐、油淬火槽、回火爐和收線機組成，適用于碳素彈簧鋼絲、合金彈簧鋼絲、彈性針布鋼絲、合金結構鋼絲及馬氏體不銹鋼絲的成品熱處理。熱處理后顯微組織通常為回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體，具備較高強度（硬度）、適宜韌性和良好挺直性能。
預硬化處理
一種特殊油淬火-回火工藝：鋼絲拉拔至成品尺寸后先進行油淬火，再根據(jù)牌號及使用需求，進行1次或多次高溫回火，使硬度/抗拉強度達到指定級別，常用于冷作模具鋼絲、熱作模具鋼絲及塑料模具鋼絲的成品熱處理。因該類鋼絲碳及合金元素含量高，需采取特殊工藝措施：
① 提高奧氏體化加熱溫度（部分達1150℃）并延長保溫時間，確保碳及合金元素充分溶解；
② 采用多次回火（保溫時間為常規(guī)回火數(shù)倍至數(shù)十倍），促進殘留奧氏體分解，保障硬度達標；
③ 回火過程兼具組織轉變與沉淀硬化效應：Fe、Mn及Cr、Mo、Ti、V、W、Al等元素的碳化物、氮化物或金屬間化合物（γ'、γ''相）析出，實現(xiàn)韌塑性提升的同時，抗拉強度和硬度無明顯下降甚至小幅提高。
設備差異：預硬化處理設備與常規(guī)彈簧鋼絲油淬火-回火設備差異顯著——后者淬火爐最高使用溫度900℃、回火爐600℃，爐長較短；前者淬火爐最高使用溫度可達1150℃、有效加熱區(qū)長度22m，回火爐最高使用溫度700℃、有效加熱區(qū)長度30m，且收放線系統(tǒng)可施加可調預張力，改善鋼絲抗蠕變及抗應力松弛性能。
預硬化處理爐可用于常規(guī)油淬火-回火處理，反之則無法實現(xiàn)；其2次及以上回火需以小時為單位，需在周期式退火爐中完成，生產廠配置多規(guī)格周期式氣體保護退火爐，可支撐該類鋼絲的研發(fā)與生產。
2. 油淬火-回火彈簧鋼絲
性能特點
油淬火-回火彈簧鋼絲金相組織為均勻回火馬氏體或回火索氏體，各向同性；在抗拉強度相同條件下，較冷拉鋼絲具有更高彈性極限、更優(yōu)彈直性能、抗應力松弛及抗蠕變性能。例如：為保證松弛率≤6.0%，冷拉碳素鋼絲最高工作溫度為120℃，油淬火-回火碳素鋼絲為150℃，油淬火-回火合金鋼絲50CrV為200℃、55CrSi和60Si2MnA為250℃、65Si2MnWA為350℃。
使用該鋼絲繞制彈簧時，經消除應力回火后可直接使用，簡化彈簧廠工藝流程、降低生產成本；與原繞制后淬火-回火工藝相比，彈簧表面脫碳及力學性能均勻性顯著改善，疲勞壽命大幅提升。日本合金彈簧鋼絲標準已廣泛采用油淬火-回火狀態(tài)替代冷拉狀態(tài)；我國近年中大規(guī)格油淬火-回火鋼絲替代冷拉鋼絲的趨勢亦逐步顯現(xiàn)。
需注意：若處理不當，該鋼絲可能存在表面氧化、脫碳較重（影響疲勞壽命）、氫脆敏感性較強、抗應力腐蝕性稍差等問題。
現(xiàn)行標準
我國現(xiàn)行標準為GB/T 18983-2003《油淬火回火彈簧鋼絲》（參照ISO/FDIS 8458-3起草），自2003年實施之日起替代YB/T 5008《閥門用油淬火-回火鉻釩合金彈簧鋼絲》、YB/T 5102《閥門油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T 5103《油淬火-回火碳素彈簧鋼絲》、YB/T 5104《油淬火-回火硅錳彈簧鋼絲》、YB/T 5105《閥門用油淬火-回火鉻硅合金彈簧鋼絲》。國際上代表性標準為歐洲標準化委員會2011年10月發(fā)布、2012年4月實施的EN 10270-2:2011(E)《機械用彈簧鋼絲—第2部分：油淬火－回火彈簧鋼》。
油淬火—回火彈簧鋼絲
鋼絲的分類、代號、直徑范圍以及與鋼牌號的對應關系
| 分類 | 靜態(tài) | 中疲勞 | 高疲勞 | 常用代表性牌號 |
抗拉強度 | 低強度 | FDC | TDC | VDC | 65、70、65Mn |
| 中強度 | FDCrV（A、B） | TDCrV（A、B) | VDCrV（A、B） | 50CrVA、67CrV |
| FDSiMn | TDSiMn |
| 60Si2Mn、60Si2MnA |
| 高強度 | FDCrSi | TDCrSi | VDCrSi | 55CrSi、SAE9254V |
| 直徑范圍 | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~17.0mm | 0.5mm~10.0mm |
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注1：靜態(tài)級鋼絲適用于一般用途彈簧，以FD表示，
注2：中疲勞級鋼絲適用于離合器彈簧、懸架彈簧、減震螺旋彈簧等，以TD表示。
注3：高疲勞級鋼絲使用于劇烈運動的場合，例如發(fā)動機氣門彈簧、閥門彈簧，以VD表示。 |
鋼絲直徑控制范圍
注：不圓度不大于尺寸允許偏差的一半
鋼絲表面檢驗
鋼絲表面光滑，不應有對鋼絲使用可能產生有害影響的劃傷、銹蝕、折疊、結巴等缺陷，允許有最大深度不超過下
表規(guī)定深度的缺陷。VD級、TD級鋼絲不得有全脫碳，但允許有不大于d1.0%的部分半脫碳。
表面缺陷允許的最大深度
熱處理
卷簧后，彈簧應在380℃~420℃之間回火處理，以減輕表面應力，拋丸后應在250℃進行熱壓或消除應力處理。
交貨狀態(tài)
油淬火-回火
交貨形式
鋼絲以線圈形式交貨
力學性能
靜態(tài)級、中疲勞級力學性能表（同盤強度不大于50MPa)
高疲勞級力學性能表 (同盤強度不大于40MPa)
油淬火—回火彈簧鋼絲
材料介紹
鋼絲牌號55CrSiA、50CrVA,該材料加工性能好，抗拉強度、屈強比和彈減抗力都優(yōu)于其它鋼材，能承受更高的應力負荷，特別適宜在工作應力振幅高、疲勞性能要求更嚴的彈簧，如汽車發(fā)動機氣門彈簧、閥門彈簧、調節(jié)彈簧、冷凝器支承彈簧、噴油嘴彈簧和安全閥簧等 。
