耐热螺栓热处理工艺设计
35螺母热处理工艺设计
35螺母热处理工艺设计摘要本文主要对35钢六角螺栓热处理过后硬度的测试对35钢六角螺栓热处理过后的组织观察来研究。
通过正火、调质、感应淬火、低温回火后最终得到的组织表面为回火马氏体,而心部为回火索氏体,这样以来使强度、硬度和韧性、塑性良好的配合。
从而发挥好此螺栓的使用性能。
关键字:六角螺栓正火调质感应淬火使用性能目录(一)引言 (1)(二)实验方案 (3)(三)实验结果 (7)(四)结果分析 (9)(五)结论 (10)(六)参考文献 (11)35钢六角螺栓热处理工艺实践报告1.引言钢结构连接用螺栓性能等级分 3.6、4.6、48、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10多个等级,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并通过热处理(淬火及回火),通常称为高强度螺栓,其余通称为普通螺栓。
螺栓性能等级标号有两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。
例如:性能等级8.8级的螺栓,其含义是:1、螺栓材质公称抗拉强度达800MPa级2、螺栓材质的屈强比值为 0.8;螺栓材质的公称屈服强度达800×0.8=640MPa级强度等级所谓8.8级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GP8.8级螺栓材质性能等级8.8级高强度螺栓,其材质经过热处理后,能达到:1、螺栓材质公称抗拉强度达640MPa级;2、螺栓材质的屈强比值为0.8:3、螺栓材质的公称屈服强度达640×0.8=800MPa级4、8.8级六角螺栓选用材质1035ACR0M10 以下)1040ACR(M12以上)CH38F 1045ACR 1039 10B21 10B33 10B385、8.8级内六角螺栓选用材质CH38F103910B21(M10M12)10B33(M14) 10B38(M12M24)10B211035ACRM10以下)1040ACR(M12以上)35钢由于属于中碳钢,它本身具有较高的强度和硬度,且切削性能良好,其塑性和韧性随碳含量的增加而逐步降低。
10.9级高强度螺栓热处理工艺
10.9级高强度螺栓的热处理工艺如下:预处理:对原材料进行退火处理,以消除内部应力并提高塑性。
退火温度通常为830°C,保温时间约为60分钟。
淬火:将退火后的螺栓加热至850°C,保温60分钟,然后进行快速冷却。
淬火介质可以选择等温分级淬火油。
回火:淬火后的螺栓应进行回火处理,以恢复其韧性和塑性。
回火温度通常为450~600°C,保温时间根据螺栓的规格和要求而定。
表面处理:螺栓的表面需要进行防锈、防腐等处理,以提高其耐久性和美观度。
需要注意的是,10.9级高强度螺栓的热处理工艺需要根据具体的生产条件和要求进行调整和优化。
同时,热处理过程中需要注意控制加热速度、保温时间、冷却速度等参数,以避免出现过热、过冷等不良现象。
马氏体型耐热钢螺栓的热处理
点考 察 凸轮 曲率 半径 ,凸轮加 速 度大小 对 凸轮 与摇 臂接 触 应 力 、气门落 座 力 、气门落 座速 度 的影 响 。 皿
参考文献
【] 刘峥 , 1 王建昕 . 汽车发动机 原理教程 . 北京 : 清华 大学 出 版社 , 0 1 2 0 [] 《 2 汽车 工程 手册 》 编辑 委 员会 . 汽车 工程 手册 ( 摩托 车 篇 )北京 : 民交通 出版社 ,0 1 4 . 人 2 0 : 0~ 2 1 2 4 [] 袁银 南 . 3 顶置 凸轮 轴式 配气机 构设计 的若干 问题 . 内燃
he tr ssi te sab te h iet e u ehy r g n e b i lm e tfa t r fh g te g hf se e s a-e it ngse l et rc o c or d c d o e m rt e n r cu eo i h sr n t a tn r i t
d rng t epr c s i g o at n i c h a —e itn t e o t.I h scu ili fu n e o h atrte t e to u i h o e sn fm re st e tr ssi g se lb ls t a r c a n e c n t e lte r am n f i l t s r d t . e m ir sr cu e ft t e r c s e y d fe e th a—r am e tt c n l g e a e g e t he e p o ucs Th c o tu t r so he se lp o e s d b i r n e tte t n e h o o i sh v r a
螺栓的热处理设计论文
螺栓的热处理工艺设计(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150000)摘要:本文简要介绍了螺栓的定义、分类、服役条件、失效形式以及常用材料,针对一种用于汽车上的高强度螺栓,通过对其性能要求的分析,选择SCM435钢制造该螺栓。
查阅热处理手册等设计出SCM435钢螺栓的热处理工艺,包括球化退火、淬火、高温回火。
重点分析了螺栓的磷脆与氢脆现象,并给出了相应的检测手段与处理方法。
简要介绍了螺栓的质量检测方法。
关键词:螺栓;热处理;SCM435钢;除磷;氢脆一、概述1.1.定义螺栓,是由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件,需与螺母配合,用于紧固连接两个带有通孔的零件。
这种连接形式称螺栓连接。
如把螺母从螺栓上旋下,又可以使这两个零件分开,故螺栓连接是属于可拆卸连接。
螺栓的原理是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理,循序渐进地紧固器物机件的工具。
螺栓在日常生活当中和工业生产制造当中,是少不了的,螺栓也被称为“工业之米”。
可见螺栓的运用之广泛。
螺栓的运用范围有:电子产品、机械产品、数码产品、电力设备、机电机械产品、船舶、车辆、水利工程、化学实验等。
1.2.螺栓的分类1.2.1六角螺栓六角螺栓是应用最广的一类螺栓。
其A级和B级螺栓用于重要的、装配精度要求高,以及承受较大冲击、振动或交变载荷的场合。
其C级螺栓用于表面比较粗糙、装配精度要求不高的场合。
螺栓上的螺纹,一般均为普通螺纹。
普通螺纹螺栓自锁性较好,主要用于薄壁零件上或承受冲击、振动或交变载荷的场合。
一般螺栓上都是制成部分螺纹,全螺纹螺栓主要用于公称长度较短的螺栓以及要求较长螺纹的场合。
1.2.2六角法兰螺栓六角法兰面螺栓的头部由六角头和法兰面两部分组成,其“支撑面积与应力面积字比值”要大于普通六角头螺栓,故这种螺栓能承受更高的预紧力,防松性能也较好,因而被广泛用于汽车发动机、重型机械等产品上。
1.2.3六角头头部带孔、带槽螺栓使用时,可通过机械方法将螺栓锁合,防松可靠。
螺栓的热处理方法
螺栓的热处理方法螺栓的热处理方法螺栓加工工艺为:热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除鳞-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热处理-检验一,钢材设计在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。
如材料选择不当或不正确,可能造成性能达不到要求,使用寿命缩短,甚至发生意外或加工困难,制造成本高等,因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。
冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。
由于它是常温下利用金属塑性加工成型,每个零件的变形量很大,承受的变形速度也高,因此,对冷镦钢原料的性能要求十分严格。
在长期生产实践和用户使用调研的基础上,结合GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及目标JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点,以级,级螺栓螺钉的材料要求为例,各种化学元素的确定。
C含量过高,冷成形性能将降低;太低则无法满足零件机械性能的要求,因此定为%%。
Mn能提高钢的渗透性,但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能;在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向,故在国际的基础上适当提高,定为%%。
Si能强化铁素体,促使冷成形性能降低,材料延伸率下降定为Si小于等于%。
.为杂质元素,它们的存在会沿晶界产生偏析,导致晶界脆化,损害钢材的机械性能,应尽可能降低,定为P小于等于%,S小于等于%。
B.含硼量最大值均为%,因为硼元素虽然具有显着提高钢材渗透性等作用,但同时会导致钢材脆性增加。
含硼量过高,对螺栓,螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。
二,球化(软化)退火沉头螺钉,内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时,钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。
冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%-80%,为此要求钢材必须具有良好的塑性。
当钢材的化学成分一定时,金相组织就是决定塑性优劣的关键性因素,通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形,而细小的球状珠光体可显着地提高钢材塑性变形的能力。
螺栓耐高温等级
螺栓耐高温等级螺栓耐高温等级概述螺栓是一种常见的连接元件,用于将两个或多个物体紧固在一起。
在许多工业应用中,螺栓需要在高温环境下工作,这对于螺栓的性能提出了额外的要求。
螺栓耐高温等级是评估螺栓在高温条件下性能的指标。
影响螺栓高温性能的因素螺栓的高温性能受到多种因素的影响,包括材料、设计和制造工艺等。
以下是一些主要因素的讨论:1. 材料选择:螺栓的材料是决定其高温性能的关键因素之一。
常见的耐高温材料包括不锈钢、镍基合金和钨钼合金等。
这些材料通常具有良好的抗氧化和耐腐蚀性,能够在高温下保持较高的强度和刚性。
2. 表面处理:表面处理对于螺栓的高温性能也非常重要。
例如,使用特殊的涂层或热处理可以增加螺栓的耐热性和耐腐蚀性。
3. 设计:螺栓的设计应能够在高温条件下保持稳定的连接力。
合适的螺纹设计和槽口结构能够增加螺栓的耐高温能力。
4. 制造工艺:制造工艺的质量直接影响螺栓的高温性能。
精确的加工和严格的质检能够提高螺栓的强度和耐腐蚀性。
螺栓耐高温等级的确定方法螺栓的耐高温等级是根据一系列测试和实验来确定的。
以下是常用的测试方法:1. 强度测试:在高温环境下,使用特殊的设备对螺栓进行拉伸或压缩测试,以测量其承受的最大载荷。
这可以评估螺栓在高温下的强度和刚度。
2. 耐热性测试:将螺栓放置在高温环境中,并在一定时间内观察其性能变化。
例如,测量螺栓的长度、直径和表面形貌等指标,以评估其耐热性。
3. 耐腐蚀性测试:将螺栓暴露在酸、碱或盐等腐蚀介质中,并观察其腐蚀程度。
这可以评估螺栓在高温下的耐腐蚀性能。
4. 连接力测试:在高温环境下,使用加压设备对螺栓连接进行测试,以评估其在高温条件下的连接力。
螺栓耐高温等级的分类和标准根据国际标准,螺栓的耐高温等级通常按其最大可承受温度来分类。
以下是常见的耐高温等级分类:1. 热处理钢螺栓:最大可承受温度一般在400℃左右。
2. 不锈钢螺栓:最大可承受温度一般在600℃左右,常见的不锈钢材料有316以及310S。
螺丝热处理工艺和温度
螺丝热处理工艺和温度
螺丝的热处理工艺主要包括预热、加热、保温、冷却等过程。
具体步骤如下:
1. 预热:将螺丝放入热处理炉中,逐渐升高温度,使螺丝内部和外部的温度均匀,防止因温度差异造成螺丝变形或裂纹。
2. 加热:将螺丝加热到一定的温度,通常在800-900℃之间,根据螺丝材质和热处理工艺的不同,这个温度会有所变化。
这个过程中,螺丝内部的碳元素会发生一系列的反应,改变螺丝的微观结构,从而改变螺丝的性能。
3. 保温:将螺丝在高温下保持一段时间,使螺丝内部的碳元素充分反应,达到预期的热处理效果。
保温时间的长短,取决于螺丝的材质、规格以及预期的热处理效果。
4. 冷却:将螺丝从高温炉中取出,进行冷却。
冷却方式有空气冷却、水冷、油冷等,选择哪种冷却方式,取决于预期的热处理效果。
总的来说,螺丝的热处理工艺和温度需要根据螺丝的材质、规格以及预期的热处理效果来确定,不同的螺丝,其热处理工艺和温度可能会有所不同。
10.9级高强螺栓制作工艺
10.9级高强螺栓制作工艺
本工艺规定了10.9级高强螺栓的制作流程和要求,以确保螺栓的强度和质量满足设计要求。
1.原材料准备
1.1 选用符合设计要求的钢材,并确保其质量符合相关标准。
1.2 将钢材切割至所需长度,并进行清理,去除表面油污、氧化皮等杂质。
2.热处理
2.1 将钢材进行加热处理,以消除应力、提高韧性并改善加工性能。
2.2 热处理过程中应控制加热温度、保温时间和冷却速度,确保钢材内部组织结构得到改善。
3.冷镦或热(温)锻工艺
3.1 根据设计要求,采用冷镦或热(温)锻工艺将钢材加工成所需形状和尺寸。
3.2 冷镦或热(温)锻过程中应控制模具温度和压力,确保钢材变形均匀、性能优良。
4.加工螺纹
4.1 采用螺纹加工设备将螺栓加工出符合设计要求的螺纹。
4.2 螺纹加工过程中应控制切削速度、进给量和切削深度,确保螺纹质量符合要求。
5.调质处理
5.1 将加工好的螺栓进行调质处理,以改善其综合力学性能。
5.2 调质处理过程中应控制加热温度、保温时间和冷却速度,确保螺栓内部组织结构得到改善。
6.表面处理
6.1 对螺栓进行表面处理,以去除表面缺陷、提高防腐蚀性能和美观度。
6.2 表面处理可采用抛光、喷丸、喷漆等方法,根据实际需求选择合适的处理方式。
本工艺规定了10.9级高强螺栓的制作流程和要求,以确保螺栓的强度和质量满足设计要求。
在制作过程中,应严格按照本工艺进行操作,并注意检查和记录关键工序的质量情况,以确保最终产品符合要求。
DIN_17240_螺栓和螺母用耐热和高耐热材料质量规范
耐热和高耐热螺栓与螺母材料质量规范标注●的部分显示,协议应该或可以在订货时签订。
1 范围1.1 本标准适用于棒状和线状材料,材料在表1中给出,尺寸在表4中给出。
本标准根据标准DIN267第13部分(螺栓、螺杆、螺母和类似螺纹状型材),表1这些材料通常被用作螺栓和螺母材料;订货技术条件;本标准作为主要的钢螺栓和螺母在零度以下韧性和高温材料在高于300℃到最高服役温度(如表4中所报)下长期特性的一个指南。
在材料性能满足工作应力的地方这些温度可能会过高。
本标准规定义了材料在拟议的工作期间由温度、机械载荷、环境介质产生的材料总负载。
1.2 300℃以下使用的螺栓和螺母根据以下标准:DIN 1651 易切削钢;订货技术条件DIN 1654 拉制的钢材,冷压螺杆(螺栓);质量规范(新版编制过程中) DIN 17 100 一般结构用钢;质量规范DIN 17 111 低碳无合金螺栓、螺母和铆钉;质量规范DIN 17 200 调质钢;质量规范DIN 17 210 表面硬化钢;质量规范DIN 17 440 不锈钢;质量规范Stahi-Eisen-Werkstoffblatt (钢铁数据表)550 大型锻件用钢2 定义2.1 本标准所指示的,如果材料在温度达540℃下长期负载,材料具有包括高蠕变极限和高蠕变断裂强度和满意的抗松弛(见2.2),这种材料被视为抗热材料,而高抗热材料是指在800℃下具有相似的特性。
2.2 松弛是指螺栓预紧力减少作为材料蠕变的结果。
在本标准中,残余应力对于初应力δA相关一个初始应变εA在一个定义的载荷时间例如1000,10000或者30000小时,材料被视为是具有抗松弛特性(见表10)。
2.3有色金属材料的热处理相关的技术定义和表述,见DIN 17 014第一部分。
3 尺寸及应允尺寸偏差3.1 尺寸标准在本标准的后面列出,适用于依据本标准制造的产品,但是,材料X22CrMoV121到NiCr20TiAl(见表1)在本尺寸标准中没有列出全部的尺寸并且没有保持所有的应允偏差。
螺栓的热处理方法(1)
螺栓的热处理方法(1)螺栓加工工艺为:热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除鳞-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热处理-检验一,钢材设计在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。
如材料选择不当或不正确,可能造成性能达不到要求,使用寿命缩短,甚至发生意外或加工困难,制造成本高等,因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。
冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。
由于它是常温下利用金属塑性加工成型,每个零件的变形量很大,承受的变形速度也高,因此,对冷镦钢原料的性能要求十分严格。
在长期生产实践和用户使用调研的基础上,结合GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及目标JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点,以8.8级,9.8级螺栓螺钉的材料要求为例,各种化学元素的确定。
C含量过高,冷成形性能将降低;太低则无法满足零件机械性能的要求,因此定为0.25%-0.55%。
Mn能提高钢的渗透性,但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能;在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向,故在国际的基础上适当提高,定为0.45%-0.80%。
Si能强化铁素体,促使冷成形性能降低,材料延伸率下降定为Si小于等于0.30%。
S.P.为杂质元素,它们的存在会沿晶界产生偏析,导致晶界脆化,损害钢材的机械性能,应尽可能降低,定为P小于等于0.030%,S小于等于0.035%。
B.含硼量最大值均为0.005%,因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用,但同时会导致钢材脆性增加。
含硼量过高,对螺栓,螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。
二,球化(软化)退火沉头螺钉,内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时,钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。
冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%-80%,为此要求钢材必须具有良好的塑性。
10.9级螺栓制造工艺
10.9级螺栓制造工艺一、原材料准备10.9级螺栓的制造首先需要准备合格的原材料。
这些原料包括符合要求的钢材、螺丝线材、螺母坯料等。
根据设计要求,选取符合强度等级和规格的钢材进行加工,确保材料的力学性能和化学成分符合标准要求。
二、热处理热处理是螺栓制造的关键环节之一,它可以改善材料的力学性能,提高螺栓的强度和硬度。
热处理主要包括加热、保温和冷却三个阶段。
在加热阶段,将钢材加热到预定温度,保温一定时间,使钢材充分吸收热量并发生组织转变。
冷却阶段采用快速冷却方法,使钢材内部结构得到强化。
三、表面处理螺栓的表面处理主要包括清洁、除锈、磷化和涂层等步骤。
清洁是为了去除钢材表面的油污和杂质;除锈是为了去除表面的氧化皮和锈蚀;磷化是在钢材表面形成一层保护膜,提高防腐蚀性能;涂层则是为了增加螺栓的美观度和耐腐蚀性。
四、制造尺寸根据设计图纸的要求,将钢材加工成符合规格的螺栓尺寸。
这包括确定螺纹的大小、深度、牙距等参数,并按照要求进行切削和磨削等加工操作,确保螺栓的尺寸精度和表面质量符合标准。
五、螺纹加工螺纹加工是螺栓制造的关键步骤之一,需要使用专业的螺纹加工设备进行操作。
根据设计要求,将钢材上的螺纹加工成符合标准的形状和尺寸。
在加工过程中,需要注意控制切削速度、进给量和切削深度等参数,确保螺纹的精度和质量。
六、头部成型成型头部是螺栓制造的另一个关键步骤,它涉及到螺栓头部形状和尺寸的加工。
根据设计要求,将钢材的头部加工成符合标准的形状和尺寸,如六角形、圆形等。
在成型过程中,需要控制切削力、刀具形状和切削速度等参数,确保头部形状和尺寸的精度和质量。
七、检验与测试完成制造过程后,需要对螺栓进行检验和测试,以确保其符合设计要求和标准规范。
检验主要包括外观检查、尺寸检查和力学性能测试等。
外观检查主要检查螺栓的表面质量、螺纹完整性和头部形状等;尺寸检查主要是测量螺栓的各项尺寸参数是否符合标准要求;力学性能测试主要包括拉伸试验、冲击试验和硬度测试等,以检验螺栓的强度、韧性和硬度等性能指标。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢耐热螺栓热处理工艺设计设定耐热螺栓的规格及生产批量:设定螺栓的规格为:六角头螺栓GB/T5782 M12×80(画图并写出其他参数)生产批量:大批量生产耐热螺栓的服役条件:螺栓是一类有齿牙的连接副,耐热螺栓既要承受高温、交变载荷,又要在相当大的程度上保持预紧力和耐疲劳强度的情况条件下使用。
600摄氏度左右的高温条件下持续工作。
耐热螺栓的要求:要求具有在高温下能保持较高的强度硬度以及良好的韧性,要有高的抗松弛性和高温稳定性、足够的强度、低的缺口敏感性、一定的持久强度、小的蠕变脆化倾向和良好的抗氧化性,高的耐疲劳性。
最终处理后硬度28-33 HRC,σb≥950MPa , σS≥800MPa耐热螺栓的材料选择:选择0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢为耐热螺栓的材料。
钢号:中国GB/JB标号:0Cr15Ni25Ti2MoAlVB日本JIS标号:SUH660美国AISI标号:660美国ASTM标号:K66286法国AFNOR标号:Z6NCTDV25.15B(NF)。
力学性能:抗拉强度σb(MPa):≥900;屈服强度σ0.2(MPa):≥590;伸长率δ5(%):≥15;断面收缩率ψ(%):≥18;硬度:≥248HB。
热处理规范:固溶885~915℃或965~995℃快冷;时效700~760℃,16h空冷或缓冷。
金相组织:组织特征为奥氏体型。
0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢是奥氏体型耐热不锈钢,也可称为高温合金。
该钢退火状态下塑性和韧性较好,可以进行冷镦成形,切削加工性能和热处理性能良好,可使用到650-700℃,用于耐热、耐腐蚀的受力的螺栓完全可行,具有高强度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久强度、良好的抗氧化性。
奥氏体型不锈钢0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢可作为耐热钢使用,这是由于奥氏体的再结晶温度高,铁和其它元素的原子在其中的扩散系数小,故其强化稳定性比铁素体高,用于工作温度高于650℃的耐热紧固件多系奥氏体材料,是以奥氏体型不锈钢为基础添加一些热强性的合金元素而成。
它们既有优良的耐蚀性,也有相当好的耐热性能。
材料成分分析以及主要合金元素的作用:化学成分 C Si Mn S P Cr Ni V Mo含量(%)0.08 1.00 2.00 0.030 0.035 13.50--16.00 24.0--27.0 0.10--0.50 1.00--1.50化学成分Ti B Al含量(%)1.90--2.35 0.001--0.010 0.350Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢含有大量的奥氏体稳定化元素,如铬、镍、钼、钛等合金元素。
铬、镍在奥氏体型耐热钢中,能提高其抗氧化性;钼能提高奥氏体型钢的热强性;钛是比铬更易与碳结合形成稳定碳化物的元素,钛含量1.90%可以使大部分的碳存在于钛的碳化物之中,从而改善钢的抗晶间腐蚀能力。
合金添加中有Al等元素,这种材料经过高温处理,并进行长时间的时效后,在组织中析出一种弥散的金属化合物,从而使该材料的抗拉强度提高。
材料中各类元素对钢的性质的影响:碳(C):提高钢件强度,尤其是其热处理性能,但随着含碳量的增加,塑性和韧性下降,并会影响到钢件的冷镦性能及焊接性能。
含量过高会降低其延展性和耐蚀性锰(Mn):提高钢件强度,并在一定程度上提高可淬性。
即在淬火时增加了淬硬渗入的强度,锰还能改进表面质量,但是太多的锰对延展性和可焊性不利。
并会影响电镀时镀层的控制。
镍(Ni):提高钢件强度,改善低温下的韧性,提高耐大气腐蚀能力,并可保证稳定的热处理效果,减小氢脆的作用。
铬(Cr):能提高可淬性,提高耐腐蚀能力,并有利于高温下保持强度。
可增加抗氧化性,使品粒细化,增加强度,硬度和耐磨性钼(Mo):能帮助控制可淬性,降低钢对回火脆性的敏感性,对提高高温下的抗拉强度有很大影响。
硼(B):能提高可淬性,并且有助于使低碳钢对热处理产生预期的反应。
矾(V):细化奥氏体晶粒,改善韧性。
硅(Si):保证钢件的强度,适当的含量可以改善钢件塑性和韧性。
磷(P)使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性;但可改善钢的切削性能。
铝(Al)脱氧,细化晶粒,增加钢的强度硬度和耐磨性;有助于钢的氮化,因而可提高钢的热稳定性钛(Ti)可细化晶粒,降低钢的过热倾向性。
能防止产生晶间腐蚀现象,Ti能与S作用,降低硫的热脆作用制定加工路线:备料→固溶→冷镦→再结晶退火→去应力回火→切六角头→搓丝→清洗→稳定化处理→时效处理→着色上蜡制定预备热处理和最终热处理:该钢中含有大量的奥氏体稳定化元素,如镍、铬、钼和铌等合金元素,所以可在室温下得到稳定的奥氏体组织。
理想的热处理工艺是使该钢获得均匀分布的细晶奥氏体组织,具有良好的热强性和热稳定性,在高温时强度和塑性的综合力学性能较好,同时也能增强其抗腐蚀的能力。
奥氏体不锈钢在常温下为奥氏体组织,没有淬硬性,没有相变点,加热不会发生相变,故不能通过淬火和回火来改变其性能。
这里采用固溶、再结晶退火、去应力退火、稳定化处理和时效处理工艺以改变其性能。
1、预备热处理:冷墩用耐热0Cr15Ni25Ti2MoAIVB钢丝牌号、化学成分符合GB/T 1221一2007或GB/T 14992一2005标准要求,固溶状态交货,室温硬度≥200 HRW。
为了达到M8螺栓丝坯尺寸功7.02一} 7.05 mm,必须经过材料高温拉拔,这时材料硬度可达到38 HRC以上,不能进行冷加工成型,应进行固溶处理,以达到软化目的。
a)固溶:所谓固溶处理,是指将合金加热到高温奥氏体区保温,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的晕饱和固溶体,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶。
其次,固溶处理是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。
固溶处理的温度范围大约在980~1250度之间,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择,以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。
对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金,可采用较低的固溶温度,保证较小的晶粒度。
高温固溶下理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大;低温固溶处理时,不仅有主要强化相的溶解,而且可能有某些相的析出。
对于过饱和度低的合金,通常选择较快的冷却速度;对于过饱和度高的合金,通常为空气中冷却。
成品丝固溶温度采用(990±10)℃保温1.5h,然后水冷。
固溶处理采用井式渗碳加热炉RQ3-90-9D,通常耐热钢热处理保护气氛主要是氢气,但氢气难以购买,一般可用放热式气氛或氮基气氛,笔者采用甲醇20一40 d/min和氨气0.15 L/h、或氮气0.30 L/h保护,滴控式装置控制(以下再结晶退火830一850℃加热,稳定化处理830一850℃加热工序操作同)。
该钢材固溶处理加热时多采用预热或分段加热,由于螺栓丝坯直径较小,加上形状简单,可在炉温到达工艺温度(约900℃加热)时入炉。
由于井式渗碳加热炉分上、下区控温,当炉内所有热电偶指示温度都达到工艺温度(990 C)时,开始计算保温时间90 min 。
固溶处理就是将钢加热至高温,使碳化物得到充分溶解,然后迅速冷却,得到单一奥氏体组织。
经固溶处理后,硬度最低、塑性韧性良好,硬度在17一20 HRC,这时加工成型性能最好。
固溶后不发生相变,处理后是过饱和的r-Fe固溶体。
b)再结晶退火和去应力退火:再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上,保持适当时间,使形变晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒,以消除形变强化和残余应力的退火工艺。
去应力退火是为了去除由于塑性形变加工、焊接等造成的以及铸件内存在的残余应力(但不引起组织的变化)而进行的退火。
冷墩成型后冷作硬化倾向比较大,必须进行再结晶退火,温度830一850 C、保温2一3 h,使用设备RQ3-90-9D,采用甲醇20 w 40 dlmin和氨气0.15 L/h或氮气0.30 L/h保护。
在该温度下加热时碳化物沿晶界及滑形线析出,硬度下降,后续再去应力回火700--710度,保温2--3 h,硬度在18-23 HRC o虽然比冷嫩后硬度只是有所下降,但由于奥氏体晶粒进行再结晶退火后,在冲床切六角头边时容易断屑,抗变形能力下降,提高模具寿命。
2、最终热处理工艺:0Cr15Ni25Ti2MoA1VB钢合金元素铬、镍含量相对较低,故抗氧化温度仅在800℃以下,但是含弥散强化相形成元素(V, A1, Ti)量相对较高,在固溶体基体上可形成化合物强化相,所以常用热处理形式为固溶处理+时效。
通过固溶处理,可使合金固溶强化;时效处理,可使合金析出细小强化相〔VC,Ni3A1, Ni3Ti , Ni3 ( A1.Ti ) ]碳化物,从而提高室温和高温强度。
在固溶处理后,螺栓经过前几道工序加工,为获得一定数量的碳化物使钢强化,必须进行调整处理。
这里采用830一850C稳定化处理工艺,在此温度范围内,Cr23C6碳化物将溶解,保温Sh水冷或采用喷水冷却,以快速通过析出碳化物的温度区间,而TiC,VC 碳化物仍然稳定,由此提高螺栓的抗晶界腐蚀能力。
不论经过何种调整处理后,螺栓还需要进行时效处理,它是使钢强化的途径,由固溶体中析出弥散碳化物质点而使钢硬度提高。
时效温度选择690一710C,保温12一16h空冷,。
OCr15Ni25Ti2MoA1VB钢固溶加时效处理后的显微组织为:奥氏体+弥散化合物,化合物量约为2.5%。
时效处理的温度和保温时间对最终力学性能影响甚小,时效处理温度确定为700C X 12 h。
由于热处理的装炉方式一般为散放推积方式,热处理的有效尺寸的确定就不能按照单个工件的尺寸来考虑,有效尺寸按散放推积厚度计算。
热处理的炉型比较多,有盐浴炉、连续炉、多用炉等炉型。
加热保温系数a=1.2~1.5min/mm(连续炉),a=0.35~0.45min/mm(盐浴炉)。
在连续式电炉中的保护气氛一般采用甲醇滴注气氛。
热处理检验:由于热处理不当会引起一系列的热处理缺陷,以致零件报废,所以热处理之后需要对零件进行抽样检验,检验内容主要有:宏观组织的检验分析、微观组织的检验分析、力学性能的检验分析、内部组织的无损检测、热处理变形和开裂等。
如果发现零件不合格,需要对零件设计以及加工路线的制定进行一定的调整,直到零件合格率达到一定的要求。
成本经济性分析:当数种工艺都能满足使用要求时,应该选用现有热处理条件,例如设备、淬火介质、工装夹具等,做到工艺流程简化、生产效率高、能耗低、操作简单可靠。