耐热螺栓热处理工艺设计

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：

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB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