Thermomechanical treatment to improve the fatigue behaviour of phosphorus containing high strength spring steels

As a simulation of the manufacturing of parabolic leaf springs a conventional heat treatment (CHT) and two variants of thermomechanical treatment (TMT) were applied on a group of CrV high strength steels, without and with Nb‐microalloying. In a part of the steels the bulk concentration of phosphorus was increased above 0.02 %. The aim of the study was to determine fatigue properties for various tempering temperatures ϑtemp, especially of those steels contaminated with P. In a series of pretests the process parameters of CHT and TMT were optimized. After CHT a fatigue strength σfat of between 750 and 825 MPa was established over a wide range of ϑtemp, rather independent of P content. But for the highest strength values (Rm ≥ 2100 MPa), produced at ϑtemp ≤ 280 °C, TMT performs the best fatigue properties (σfat ≈ 900 MPa) superior to those after CHT. This study reveals that the advantageous effects of TMT can be reproduced even with impurity contaminated industrial grades. Konventionelle Wärmebehandlung (CHT) und zwei Varianten der thermomechanischen Behandlung (TMT) wurden zur Simulation der Herstellung parabolischer Blattfedern aus hochfesten CrV‐Stählen mit und ohne Nb‐Mikrolegierung angewendet. Bei einem Teil der Stähle lag die Phosphorkonzentration über 0,02 %. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Dauerfestigkeitseigenschaften bei verschiedenen Anlaßtemperaturen ϑtemp, insbesondere für die mit P angereicherten Stähle, zu ermitteln. In einer Reihe von Vorversuchen wurden die optimalen CHT‐ und TMT‐Parameter bestimmt. Bei höchsten Festigkeiten (Rm ≥ 2100 MPa) bei Anlaßtemperaturen ϑtemp ≤ 280 °C erbringt TMT die besten Dauerfestigkeitseigenschaften (σfat ≈ 900 MPa), besser als CHT. Diese Untersuchung hat ergeben, daß die vorteil‐haften Effekte der TMT auch bei mit Verunreinigungen angereicherten Stählen reproduzierbar sind.