55SiCr弹簧钢脱碳与氧化行为研究

弹簧钢是一种重要机械设备的基础材料，主要用于航天航空、汽车、铁路车辆等诸多领域。当钢中出现脱碳现象时会严重影响弹簧钢的疲劳极限和弹性，进而严重影响弹簧钢的正常服役。当钢表面发生氧化时，会在盘条表面形成一层氧化皮。若不及时清除干净，在后续加工过程中压入钢丝表面，产生表面缺陷，同时氧化皮积聚会加剧拔丝模的损耗。甚至会造成线材在粗拉过程中断裂。本课题研究分析了不同加热温度下55SiCr弹簧钢表面氧化和脱碳变化的规律，以降低表面氧化和脱碳对材料宏观性能带来的不利影响，为生产实践作出指导。

试验在实验室条件下进行，材料选用市售的普通55SiCr弹簧钢，成分（质量分数，%）：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。试样经打磨后彻底清除表面氧化和脱碳层，最后制成表面光洁的15mm×15mm×8mm的试样。对热处理后的试样进行镶样、磨样、抛光、4%硝酸酒精腐蚀，用多功能金相显微镜观察试样外表层氧化与脱碳情况，并拍摄脱碳最深的较均匀区域的金相照片。脱碳层深度按照GB/T224-2008标准进行测量，用Image-ProPlus6.0软件分析处理带标尺的金相照片，分别测量同一试样的多张脱碳层深度的照片，取其平均值作为脱碳层深度。试验结果表明：

（1）在700～1100℃加热时，55SiCr弹簧钢总脱碳层深度随加热温度的升高逐渐增加，1100℃时总脱碳层深度达到最大值，1100℃为55SiCr弹簧钢的脱碳敏感温度。

（2）在800℃以下，随着温度的升高，55SiCr弹簧钢的全脱碳层深度逐渐增加，在800℃时达到最大值；温度高于950℃后，材料的全铁素体脱碳层深度趋于稳定。

（3）对55SiCr弹簧钢而言，保温时间与氧化程度成正比关系。

（4）加热温度对脱碳层深度的影响比保温时间的影响更加明显。