耐热阀门弹簧合金材料的研究张十庆，李方（重庆仪表材料研究所研究中心，重庆400700）在不同热处理工艺下对合金组织及其力学性能的影响。把绕制的阀门弹簧同进口产品在不同温度下进行了抗高温松弛实验，结果表明，该弹簧松弛与进口产品相当。
耐高温阀门弹簧合金材料在许多工业领域有广泛的应用，如自动化仪器仪表与阀门弹簧、大型飞机与发动机油门弹簧片、差压膜片与波纹管、微型继电器弹簧片、电视机显象管内支撑弹簧片和汽油转子发动机刮片弹簧等〔1.本文研究的耐热阀门弹簧合金丝绕制的弹簧装配于阀门内，其工作温度500~550°C，高温度610°C.对其抗高温氧化性，抗高温应力松弛及疲劳寿命等性能有较严格的要求，以保证在一定的工作压力及温度下，弹簧能准确打开或关闭阀门，满足设备正常工作2材料性能Fe-Cr-Ni系合金是主要的耐热阀门弹簧材料之一。在Fe-Cr-Ni系合金中，以奥氏体为基体组织。如果钢中同时存在多种元素，则其终的基体组织必将由它们的综合作用决定。
加入Ti和Al等元素，以形成/等弥散相强化合金〔5〕，加入B强化晶界，显著提高合金的持久寿命，降低蠕变速率，并显著改善持久缺口敏感性，提高合金的塑性和加工性能〔6‘7〕。加入Mg和Ca可以提高高温塑性，改善热加工工艺性能〔89.耐热阀门弹簧合金的化学成分如表1.表1合金的化学成分主要元素技术指标微量微量余量合金锭剥皮半成品f材拉制退火温度对显微组织的影响3试验3.1合金丝制备合金材料制备工艺路线如。合金真空熔炼后，钢锭锻打成40X40的方，再热乳至Yl2mm.热乳后的材料经热处理，碱煮及酸洗后进行丝材的拉拔。后将丝材绕制成不同规格的弹簧。
成分设计―熔炼工艺设计配料―合金真空熔炼―化学成分分析电Sfi痦I性能测试-一时效热理*-一成品拉制一热处理合金丝制备的工艺路线3.2试验合金试验是在金相显微镜下对合金固溶态和时效态的显微组织进行观察分析，使用JCXA-733扫描电镜对合金中的一次相进行定性及定量分析，并在WE-30（706）拉力试验机上对弹簧合金丝的力学性能进行测试。
对螺旋弹簧进行了静态高温夹持试验。通过夹持并保温一定时间的方法考核螺旋弹簧在不同温度下松弛的情况，从而反应弹簧的耐热性能。试验时先将螺旋弹簧用螺杆拉紧，本试验选用215/QYT6螺旋弹簧，其自由高度为57.2mm，弹簧丝直径为Y2.2mm.将弹簧压缩至33mm，压缩后置于箱式炉中既定温度的恒温区内，再在不同时刻将弹簧取出，并用高度尺在室温下测定其自由高度。根据弹簧高度f和应力t可以考核弹簧的松弛特性。
一Gd则弹簧的自由高度变化量△/与应力松弛G―弹簧材料的切变模量c一旋绕比K一曲度系数由此可见，只要测出不同条件下其自由高度的变化值，即可确定应力松弛值。
4试验结果与分析4.1退火温度对合金组织的影响合金丝变形后的组织为纤维状奥氏体相加少量的TiC、TiN、Y相（a）经900°C退火后，在拉长奥氏体晶界附近有细小的再结晶组织形成（b）经960°C退火后，再结晶完成，形成了细小的奥氏体组织（c）随着退火温度的提高，分别在980火，材料的晶粒逐渐粗化。
42退火温度对合金力学性能的影响进行1h、2h、3h、4h、5h时效热处理后的金相显微组织。图中经变形加工后，奥氏体组织存在大量的滑移线。组织中明显可见少量TiC、TiN，但是沉淀相Ni3（TiAl）因非常细小，在光学显微镜下无法分辨。对变形态的合金丝材，在不同的温度下，经5h时效后的力学性能变化见。在680 ~700°C温度范围内时效热处理，可获得大抗拉强度。而时效超过700°q其抗拉强度明显下降，时效温度对合金的抗拉强度非常敏感。
时效温度对合金机械性能的影响表2不同温度下静态夹持试验后自由长度的变化与压力值热处理零件号未处理（进口元件）注：△/一每次处理前后的弹簧自由长度变化值。Pi、P2、P3―分别为弹簧压至33mm、26mm和21mm的压力值。
44弹簧抗松弛试验本试验将研制材料绕制的215/QYT6（中4±0.4mm）弹簧与相同尺寸规格的进口元件在不同的温度下进行了抗高温松弛试验（表2）。弹簧螺旋角a=narctg根据表2弹簧的自由高度变化量△/与应力松弛值Ar之间的关系可知，使用研制材料绕制弹簧在不同温度、不同时间下的应力松弛与进口元件相当，本合金丝绕制的弹簧具有良好的抗应力松弛性能，其使用温度可达550……以上。
5结语研制材料的力学性能满足耐热阀门弹簧在500~550°C温度的工作要求，室温力学性能平均值为抗拉强度=1411心卩山延伸率‘6.95.该材料化学成分满足技术指标要求，且冶炼质量良好，绕制的弹簧元件耐热松弛性能达到了进口元件水平。材料的佳时效工艺〔1〕陈复民。李国俊。苏达德。弹性合金〔M〕。上海：〔3〕索科尔M.（李丕钟等译）。双相不锈钢〔M〕。北〔7〕美国专利〔8〕美国专利欢迎投稿欢迎订阅欢迎刊登广告
