65Mn弹簧钢焊接性能

氩弧焊对焊工艺

为了减小电极的消耗，选择直流正接进行线材的对焊试验，即选用直流电源，线材接电源的正极，钨极接电源的负极。

含1%或2%氧化钍的钨极发射电子效率高，电流承载能力好，且抗污染性能好，引弧容易并且电弧比较稳定。为了便于操作，选择直径为2 mm的较细的钍钨极，并且电极前端磨尖。

由于氩气较低的电弧电压特性对于薄板和线材的手弧焊特别有益，因此选择氩气做保护气体。

试验选用直流手工氩弧焊机，焊接前，将钢丝两端头仔细磨平，为防止焊点产生气孔，用丙酮将端头油污清洗干净。将两端磨平的线材放在平整洁净的对正板上（图1），使两端头对正，接头处不留间隙，用压铁压住接头两侧。将线材接焊机正极，钨极接负极，分别将电流调至20 A，15 A，10 A，8 A进行焊接。焊接时，在接头旁边引燃点弧并使之燃烧稳定，将电弧移至接头处使接头金属熔化后迅速将电弧熄灭，同时轻微施加顶锻力，冷却后即完成焊接过程，焊接过程中不使用填充焊丝。

试验发现，当焊接电流为20 A时，电弧燃烧剧烈，接头处金属飞溅严重，焊点塌陷严重。当电流调至15 A时，电弧燃烧较平稳，熔池飞溅少，但焊缝仍有塌陷。但电流降至10 A时，引弧容易，电弧燃烧稳定，焊缝处没有塌陷现象。图2为焊接电流10 A时，用数码相机在Leica MZ6型体视显微镜下拍下的焊接接头形状。可以看出，接头的圆柱度较好，将其打磨后能满足线锯的要求。当电流调至8 A以下时，引弧困难且电弧不稳定，难以完成焊接过程。

焊接接头试验

由于65Mn钢具有过热倾向，因此焊接热影响区对接头的力学性能影响很大。直径0.7 mm的65Mn钢丝经氩弧焊对焊后接头处非常硬脆，轻轻折弯焊点处，就会在熔合线或焊缝处脆断，断口呈明显的脆性断裂形貌。所得接头由焊缝和热影响区组成，沿接头轴线测试从焊缝中心至母材各个区域的显微硬度。测量结果表明，从母材到热影响区及焊缝中部，显微硬度急剧增加，焊缝中部硬度达HV 1 060，这说明热影响区及焊缝中部生成了硬脆组织。对于这种具有硬脆组织的接头，为了提高其韧性和塑性，降低其硬度，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，必须对焊接接头进行适当的回火处理。热处理后，应将热影响区的脆性消除，同时应能使母材保持一定的强度和弹性。回火在箱式电阻炉内进行，回火工艺见表1。将回火后的钢丝焊接接头处仔细打磨，使其直径与母材直径大致相等，再在WE-50拉伸试验机上进行拉伸试验。每种回火处理的试样取三根，取其拉力的平均值。

由试验可以看出，330℃以上热处理后，母材弹性基本消失，且断裂均发生在母材处，而不发生在焊点及其热影响区，这说明热处理后虽然热影响区的脆性完全消失，但母材的强度被大大削落（经试验，所用母材的抗拉强度为1 663 MPa）。260℃保温10 min时，虽然材料弹性基本不变，但热影响区的脆性不能消除。当加热温度为280℃，保温10 min时效果最好，热影响区的抗拉强度只比母材降低20%左右，而母材的弹性消失较小。将280℃回火处理的焊头沿轴线方向测试纵剖面上各个区的显微硬度，发现焊缝处的最高硬度值降低到HV 500左右，比未处理时的硬度降低大约1倍。 焊好的环形钢丝不但应能满足一定的强度和弹性要求，而且具有一定的疲劳强度.

●热处理规范及金相组织：

热处理规范：淬火830℃±20℃,油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。

金相组织：屈氏体。

●临界点温度（近似值）Ac1=726℃，Ac3=765℃，Ar3=741℃，Ar1=689℃，Ms=270℃。

●正火规范:温度810±10℃，空气冷却。

●交货状态：热轧钢材以热处理或不热处理状态交货，冷拉钢材以热处理状态交货。

●供货规格：

盘圆：Φ5.5～16mm

锻材：Φ160～450mm

65Mn密度

65Mn密度 ρ=7.85克/立方厘米，该钢可以冷轧成钢板、钢带和钢丝，制作弹簧。65Mn也可以制作成如钳工的凿子、划针等工具。65Mn钢可制作一般截面尺寸为8～15mm左右的小型弹簧如各种小尺寸扁、圆弹簧，底垫弹簧、弹簧发条。

760℃×30min保温，再以20℃/h的冷速冷至700℃×6h再炉冷，得到完全的球化组织，尺寸均匀。

●力学性能：

抗拉强度σb (MPa)：825~925

伸长率 δ10 (%)：14~22.5

断面收缩率 ψ (%)：不大于10

硬度：热轧,≤302HB;热轧 热处理,≤321HB

●化学成份：

碳 C ：0.62～0.70硅 Si：0.17～0.37

锰 Mn：0.90～1.20

硫 S ：≤0.035

磷 P ：≤0.035

铬 Cr：≤0.25

镍 Ni：≤0.30

铜 Cu：≤0.25

执行标准：GB/T 1222-2007

●特性及适用范围：

65mn 强度.硬度.弹性和淬透性均比65号钢高，具有过热敏感性和回火脆性倾向，水淬有形成裂纹倾向。退火态可切削性尚可，冷变形塑性低，焊接性差。 受中等载荷的板弹簧，直径达7-20mm的螺旋弹簧及弹簧垫圈.弹簧环。高耐磨性零件，如磨床主轴.弹簧卡头.精密机床丝杆.切刀.螺旋辊子轴承上的套环.铁道钢轨等

材质 规格（厚*宽*长） 产地 单件重量（吨） 备注

65MN 2.75*1010/1250*C 莱钢 16/20

65MN 2.80*1010/1250*C 莱钢 16/20

65MN 3.00*1010/1250*C 莱钢 16/20

65MN 3.25*1010/1250*C 莱钢 16/20

65MN 3.50*1010/1250*C 莱钢 16/20

65MN 3.75*1010/1250*C 莱钢 16/20

.......

65MN 14.00*1010/1250*C 莱钢 16/20

传统周期性球化退火工艺，退火温度750℃，保温2h，炉冷到温度（680±10）℃，保温3h,再炉冷到550℃以后，出炉空冷。生产效率低，氧化脱碳率达22%-40%，表面硬度及弹性达不到要求。不完全退火新工艺，退火温度（740±10）℃，保温4h,炉冷到550℃以后，出炉空冷。抗拉强度600-620Mpa、伸长率53.5%-40%，硬度209-214HBW金相组织为球化珠光体 少量点状珠光体，缩短了生产周期，节省能源。

传统退火工艺，退火温度730℃，保温13h,再炉冷到650℃以后，出炉空冷。退火新工艺：退火温度（860±10）℃，保温45-60min，炉冷到（750±10）℃，保温3-3.5h,在炉冷至650-660℃以后，出炉堆冷或入保温坑缓冷。金相组织符合要求：珠光体组织2.5-6级，以4级左右为佳，该工艺提高效率80%-100%。

1、可用于普通磨具弹簧钢

2、冷冲模具凸模

3、可用于塑胶模、压铸模的整体淬火顶杆用钢。

65Mn低合金圆钢的酸洗处理广泛地应用于冷轧板材坯料即热轧板材的表面氧化铁皮的去除，如热轧65Mn低合金圆钢需进行磷化或镀层等表面处理加工前去除氧化铁皮；焊接管材在镀锌或进行其它热浸镀、电镀加工前的表面预处理；退火处理后的钢材如管材、65Mn低合金圆钢、线材等冷拔加工前的表面处理；钢铁加工件进行电镀、电刷镀前的除锈处理以及不锈钢和特殊钢生产过程中的类似处理。当前酸洗仍是65Mn低合金圆钢生产和钢铁表面处理时不可或缺的工艺过程。但是，65Mn低合金圆钢酸洗处理工艺的采用也带来如下的一些问题：

【1】大量消耗65Mn低合金圆钢材料和酸

在酸洗的过程中，有的主要通过酸与铁皮的化学反应，溶解相应的65Mn低合金圆钢氧化物的溶解作用来除去铁皮。有的，如使用硫酸进行65Mn低合金圆钢酸洗时，还要借助于酸与65Mn低合金圆钢发生化学反应产生的氢气泡的剥离作用来除去氧化铁皮。因此在酸洗过程中，大量消耗酸是必然的。虽然在酸洗中使用酸洗缓蚀剂可以降低65Mn低合金圆钢的金属消耗，但是仍有相当量的金属铁损失掉。

【2】可能降低65Mn低合金圆钢的物理性能

在酸洗过程中，65Mn低合金圆钢和酸之间发生化学反应并产生氢气。由于酸洗液中的氢的化学位高于被酸洗的65Mn低合金圆钢中氢的化学位，生成的氢会渗入钢中并积存起来造成 氢脆，从而影响65Mn低合金圆钢的机械性能或以后的加工处理。

【3】会带来一系列的环境污染问题

采用酸洗工艺对65Mn低合金圆钢或零件进行表面处理，由于65Mn低合金圆钢的品种、产品的规格和生产的规模各不相同，从而造成了在生产装备和生产环境方面有着很大差别。如酸洗槽体的密封、对生产设备的腐蚀、酸洗车间的通风排风、酸雾的排出和处理以及污水的处理和排放等方面，处理方法和处理水平相差悬殊。从而会带来许多环境保护方面的问题，而需要一一加以处理和解决。

【4】废酸和铁盐的处理问题

65Mn低合金圆钢的酸洗在消耗大量金属铁的同时还产生大量的废酸液与相应的酸和氧化铁或生成的铁盐溶液。为了回收和利用这些废酸液和铁盐，需要较大的投资来建设相应的回收和处理设备。特别是对于一些小型的、小批量的65Mn低合金圆钢进行酸洗处理时，往往会出现酸洗废液难以集中进行处理的情况，一旦发生直接排放的情况，就会对对环境造成严重污染。

65Mn，锰提高淬透性，φ12mm的钢材油中可以淬透，表面脱碳倾向比硅钢小，经热处理后的综合力学性能优于碳钢，但有过热敏感性和回火脆性。65Mn 钢板强度、硬度、弹性和淬透性均比65号钢高，具有过热敏感性和回火脆性倾向，水淬有形成裂纹倾向。退火态可切削性尚可，冷变形塑性低，焊接性差。 受中等载荷的板弹簧，直径达7-20mm的螺旋弹簧及弹簧垫圈.弹簧环。高耐磨性零件，如磨床主轴，弹簧卡头。精密机床丝杆。切刀。螺旋辊子轴承上的套环。铁道钢轨等。