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利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)分析弹簧钢过早发生疲劳断裂的原因,研究热处理工艺对51CrV4弹簧钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明:热处理过程中淬火温度过高导致晶粒度等级偏低,为6.5级,马氏体组织粗大,并且表面出现全脱碳层,总脱碳层厚度为301.56μm,疲劳试样的扫描形貌是沿晶断裂,属于脆性断裂;经过在860℃下保温40 min油淬、随后在450℃下回火保温90 min的优化热处理工艺处理后,弹簧钢的综合性能最佳,抗拉强度和屈服强度分别为1678 MPa和1293 MPa,断后伸长率和断面收缩率为8.9%和42.5%,回火硬度为45.2 HRC,疲劳断口为塑性断裂,疲劳寿命由6.3万次提升到11万次,满足弹簧钢的性能要求。