65Mn弹簧钢热处理工艺研究
杨帆
（11-机电二班；序号：1）
摘要：通过对65Mn弹簧钢作为制动弹簧的研究，了解其对热处理加
工工艺的要求。要使弹簧钢符合作为制动弹簧的要求，要对65Mn作
相关的处理以提高其力学性能。研究表明：当此类弹簧钢进行相关热
处理可以增加其屈服强度以及屈服强度比，提高其寿命，达到作为制
动弹簧的要求。
关键词：65Mn；等温淬火；回火；制动弹簧；喷丸；应用
一. 对65Mn弹簧钢的了解
1. 65Mn力学性能：如下图
δs/MPa δb/Mpa δ(%) ψ(%) HRC
≥785 ≥980 ≥9 ≥35 21-24
2. 65Mn化学成分：如下图
3.65Mn的临界点
二. 弹簧钢作为制动弹簧的质量要求：
1. 材料
弹簧材料应为Ⅰ、Ⅱ组碳素弹簧钢丝绕制而成。
2. 硬度
经淬火、回火处理的冷卷弹簧，其硬度值在44-52HRC范围内 选取。特殊情况下，其硬度值可扩大选取范围到55HRC。
3. 外观质量要求
弹簧表面应经发黑处理，钢丝表面应光滑，不允许有裂纹、氧化 皮、锈蚀等缺陷；弯钩转弯处不得有伤痕；冷卷弹簧不允许有深度超
出材料直径公差之半的个别压痕、凹坑和刮伤。
4. 有工作极限负荷要求的拉伸弹簧在工作极限负荷下不允许有
永久变形。
三. 怎样做才能达到要求：
1. 材料的选取：碳素弹簧钢65Mn满足其要求
2. 热处理工艺：首先65Mn的等温转变曲线于下图所示：
2-1：对65Mn的淬火处理：
2-1-1：温度的选择：由于65Mn弹簧钢的含碳量为0.63%，属于亚共析钢。对于淬火加热温度的选取，由于A3临界温度为740℃，而亚共析钢的淬火加热温度为t=A3+30~70℃,当选择840℃时，会使钢的氧化脱碳严重奥氏体晶体粗化，淬火后马氏体晶粒粗化，从而降低了钢的硬度，脆性增加。而当选择820℃以下是还有少部分铁素体没有熔化。所以经过综合考虑选择830℃最为合适。
2-1-2：淬火冷却介质的选择：盐浴炉中加热4~5分钟
2-1-3：采用等温淬火的方法进行淬火.因为制动弹簧的表面要求较高，而通过等温淬火可以得到下贝氏体吗，具有良好的综合力学性能，其强度，韧性，硬度都较高，最重要的工件不易开裂。
2-1-4：对等温温度的选择：由于是等温淬火，所以对等温温度的选择应该高于Ms，即温度>270℃，通过查找资料得出高于280℃时，其有关力学性能出现下降情况，所以我认为去280℃比较合适。 总结：经过上述工艺的选择加工，将奥氏体化的样品放入硝盐介质中等温7~10分钟，然后取出空冷.经过加工后的样品力学性能如下图
注：抗弯强度与挠度可以分别反映强度和塑性，且成正相关。
由图可知力学性能提高，但硬度不满足制动弹簧的要求。故还需进一
步处理。
2-2：对65Mn的回火处理：
回火温度和硬度的关系如表
温度（℃）
硬度150 61 200 58 300 54 400 47 500 39 550 34 （HRC）
由图可知，当回火温度在300~400℃时，可以使弹簧钢的硬度达到制动弹簧的要求。
由教材所提供的资料，钢的力学性能随回火温度变化曲线可知（虽然为含碳量0.82%钢曲线，我认为对于含碳量为0.63%65Mn有类似的性质），此时采用的中温回火可以得到回火托氏体，这时的样品具有较高的屈服强度比，弹性极限和高韧性。
3. 对于弹簧钢的高要求表面质量，我们可以采取应力喷丸处理，消除表面或减轻前面热处理带来的缺陷，大大提高使用寿命和疲劳极限。
四. 结论：通过对65Mn热加工处理可以使其具有作为较好制动弹簧 的条件,而且其性能得到大幅度提高，适用寿命也有较大提高。对其使用范围扩大，对其在汽车方面的应用有加强作用。
参考文献
1.赵近芳 《机械工程材料》第三版
2. 《制动弹簧质量标准》
65Mn弹簧钢热处理工艺研究
杨帆
（11-机电二班；序号：1）
摘要：通过对65Mn弹簧钢作为制动弹簧的研究，了解其对热处理加
工工艺的要求。要使弹簧钢符合作为制动弹簧的要求，要对65Mn作
相关的处理以提高其力学性能。研究表明：当此类弹簧钢进行相关热
处理可以增加其屈服强度以及屈服强度比，提高其寿命，达到作为制
动弹簧的要求。
关键词：65Mn；等温淬火；回火；制动弹簧；喷丸；应用
一. 对65Mn弹簧钢的了解
1. 65Mn力学性能：如下图
δs/MPa δb/Mpa δ(%) ψ(%) HRC
≥785 ≥980 ≥9 ≥35 21-24
2. 65Mn化学成分：如下图
3.65Mn的临界点
二. 弹簧钢作为制动弹簧的质量要求：
1. 材料
弹簧材料应为Ⅰ、Ⅱ组碳素弹簧钢丝绕制而成。
2. 硬度
经淬火、回火处理的冷卷弹簧，其硬度值在44-52HRC范围内 选取。特殊情况下，其硬度值可扩大选取范围到55HRC。
3. 外观质量要求
弹簧表面应经发黑处理，钢丝表面应光滑，不允许有裂纹、氧化 皮、锈蚀等缺陷；弯钩转弯处不得有伤痕；冷卷弹簧不允许有深度超
出材料直径公差之半的个别压痕、凹坑和刮伤。
4. 有工作极限负荷要求的拉伸弹簧在工作极限负荷下不允许有
永久变形。
三. 怎样做才能达到要求：
1. 材料的选取：碳素弹簧钢65Mn满足其要求
2. 热处理工艺：首先65Mn的等温转变曲线于下图所示：
2-1：对65Mn的淬火处理：
2-1-1：温度的选择：由于65Mn弹簧钢的含碳量为0.63%，属于亚共析钢。对于淬火加热温度的选取，由于A3临界温度为740℃，而亚共析钢的淬火加热温度为t=A3+30~70℃,当选择840℃时，会使钢的氧化脱碳严重奥氏体晶体粗化，淬火后马氏体晶粒粗化，从而降低了钢的硬度，脆性增加。而当选择820℃以下是还有少部分铁素体没有熔化。所以经过综合考虑选择830℃最为合适。
2-1-2：淬火冷却介质的选择：盐浴炉中加热4~5分钟
2-1-3：采用等温淬火的方法进行淬火.因为制动弹簧的表面要求较高，而通过等温淬火可以得到下贝氏体吗，具有良好的综合力学性能，其强度，韧性，硬度都较高，最重要的工件不易开裂。
2-1-4：对等温温度的选择：由于是等温淬火，所以对等温温度的选择应该高于Ms，即温度>270℃，通过查找资料得出高于280℃时，其有关力学性能出现下降情况，所以我认为去280℃比较合适。 总结：经过上述工艺的选择加工，将奥氏体化的样品放入硝盐介质中等温7~10分钟，然后取出空冷.经过加工后的样品力学性能如下图
注：抗弯强度与挠度可以分别反映强度和塑性，且成正相关。
由图可知力学性能提高，但硬度不满足制动弹簧的要求。故还需进一
步处理。
2-2：对65Mn的回火处理：
回火温度和硬度的关系如表
温度（℃）
硬度150 61 200 58 300 54 400 47 500 39 550 34 （HRC）
由图可知，当回火温度在300~400℃时，可以使弹簧钢的硬度达到制动弹簧的要求。
由教材所提供的资料，钢的力学性能随回火温度变化曲线可知（虽然为含碳量0.82%钢曲线，我认为对于含碳量为0.63%65Mn有类似的性质），此时采用的中温回火可以得到回火托氏体，这时的样品具有较高的屈服强度比，弹性极限和高韧性。
3. 对于弹簧钢的高要求表面质量，我们可以采取应力喷丸处理，消除表面或减轻前面热处理带来的缺陷，大大提高使用寿命和疲劳极限。
四. 结论：通过对65Mn热加工处理可以使其具有作为较好制动弹簧 的条件,而且其性能得到大幅度提高，适用寿命也有较大提高。对其使用范围扩大，对其在汽车方面的应用有加强作用。
参考文献
1.赵近芳 《机械工程材料》第三版
2. 《制动弹簧质量标准》