Nb-V微合金化对弹簧钢60Si2MnA表面脱碳的影响

　　随着汽车轻量化和高速化的发展，对弹簧钢的综合性能要求不断提高，微合金化被证明是有效提高弹簧钢使用性能的重要途径之一。弹簧钢60Si2MnA由于碳和硅含量较高，尤其是硅在提高钢材淬透性及抗弹性减退能力的同时又增加了钢材的脱碳倾向，从而会明显加剧表面脱碳而直接影响到弹簧钢的强度和疲劳寿命。因此，微合金化在提高弹簧钢综合性能的同时，对脱碳的影响也值得关注。

　　弹簧的疲劳性能除取决于材料本身的疲劳性能外，还取决于弹簧的表面状态。弹簧钢表面脱碳使其在热处理过程中表面淬火困难，表面脱碳0.1mm就会使其疲劳强度明显下降，大大地降低弹簧的疲劳性能，从而降低弹簧的使用寿命，因此，在生产过程中要尽量减少表面脱碳。本文研究了Nb-V复合微合金化对弹簧钢脱碳敏感性的影响。

　　实验材料为弹簧钢60Si2MnA与Nb-V微合金化弹簧钢铸坯，合金成分见表1。试样尺寸为15mm×15mm×15mm，将试样端面进行打磨，使任何表面都不存在脱碳层。实验分等时处理和等温处理两部分，工艺参数设定为：当加热温度为850℃时，保温时间分别为20、40、60和90min；当保温时间为60min时，加热温度分别为900、950、1000、1050、1100、1150和1200℃，加热在箱式电阻炉空气气氛下进行。

表1 实验用钢的化学成分(质量分数，%)

　　弹簧钢60Si2MnA和Nb-V钢的脱碳层深度随着加热温度的升高和保温时间的延长而增加，加热温度比保温时间对钢的脱碳影响要大。Nb-V钢的脱碳层深度明显低于60Si2MnA，表明通过Nb-V复合，可以大大降低60Si2MnA的脱碳敏感性，这主要是由于Nb-V复合增大了碳原子的扩散激活能，降低其活度和扩散系数，进而抑制了脱碳过程中碳原子的扩散，同时也降低了钢中的固溶碳含量，阻止晶粒长大和晶界扩散。