螺栓的熱處理方法

1、螺栓的熱處理方法螺栓的熱處理方法螺栓加工工藝為：熱軋盤條-（冷撥）-球化（軟化）退火-機(jī)械除鱗-酸洗-冷撥-冷鍛 成形-螺紋加工-熱處理-檢驗(yàn)一，鋼材設(shè)計(jì)在緊固件制造中，正確選用緊固件材料 是重要一環(huán)，因?yàn)榫o固件的性能和其材料有著密切的關(guān)系。如材料選擇不當(dāng)或不正 確，可能造成性能達(dá)不到要求，使用壽命縮短，甚至發(fā)生意外或加工困難，制造成 本高等，因此緊固件材料的選用是非常重要的環(huán)節(jié)。冷鍛鋼是采用冷鍛成型工藝生 產(chǎn)的互換性較高的緊固件用鋼。由于它是常溫下利用金屬塑性加工成型，每個(gè)零件 的變形量很大，承受的變形速度也高，因此，對(duì)冷鍛鋼原料的性能要求十分嚴(yán)格。在長期生產(chǎn)實(shí)踐和用戶使用調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合

2、 GB/T6478-2001冷鍛和冷擠壓 用鋼技術(shù)條件GB/T699-1999優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及目標(biāo) JISG3507-1991冷 鍛鋼用碳素鋼盤條的特點(diǎn)，以級(jí)，級(jí)螺栓螺釘?shù)牟牧弦鬄槔?，各種化學(xué)元素的 確定。C含量過高，冷成形性能將降低；太低則無法滿足零件機(jī)械性能的要求，因 此定為%。Mn能提高鋼的滲透性，但添加過多則會(huì)強(qiáng)化基體組織而影響冷成形 性能；在零件調(diào)質(zhì)時(shí)有促進(jìn)奧氏體晶粒長大的傾向，故在國際的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高， 定為%。Si能強(qiáng)化鐵素體，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定為 Si小于 等于。.為雜質(zhì)元素，它們的存在會(huì)沿晶界產(chǎn)生偏析，導(dǎo)致晶界脆化，損害鋼材 的機(jī)械性能，應(yīng)盡可能降低，定為

3、 P小于等于, S小于等于。B.含硼量最大值 均為,因?yàn)榕鹪仉m然具有顯著提高鋼材滲透性等作用，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼材脆性 增加。含硼量過高，對(duì)螺栓，螺釘和螺柱這類需要良好綜合機(jī)械性能的工件是十分不利的。二，球化（軟化）退火沉頭螺釘，內(nèi)六角圓柱頭螺栓采用冷鍛工藝生產(chǎn)時(shí)，鋼材 的原始組織會(huì)直接影響著冷鍛加工時(shí)的成形能力。冷鍛過程中局部區(qū)域的塑性變形 可達(dá)60%-80% ,為此要求鋼材必須具有良好的塑性。當(dāng)鋼材的化學(xué)成分一定時(shí)， 金相組織就是決定塑性優(yōu)劣的關(guān)鍵性因素，通常認(rèn)為粗大片狀珠光體不利于冷鍛成 形，而細(xì)小的球狀珠光體可顯著地提高鋼材塑性變形的能力。對(duì)高強(qiáng)度緊固件用量 較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在

4、冷鍛前進(jìn)行球化 （軟化）退火，以便獲得均勻細(xì)致的 球化珠光體，以更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。對(duì)中碳鋼盤條軟化退火而言，其加熱溫 度多選擇在該鋼材臨界點(diǎn)上下保溫，加熱溫度一般不能太高，否則會(huì)產(chǎn)生三次滲碳 體沿晶界析出，造成冷鍛開裂，而對(duì)于中碳合金鋼的盤條采用等溫球化退火，在 AC1+（20-30%）加熱后，爐冷到略低于 Ar1 ,溫度約700攝氏度等溫一段時(shí)間，然后爐冷至500攝氏度左右出爐空冷。鋼材的金相組織由粗變細(xì)，由片狀變球狀，冷鍛開裂率將大大減少。3545ML35SWRCH35K 鋼軟化退火溫度一般區(qū)域?yàn)?15-735攝氏度。三，剝殼除鱗冷鍛鋼盤條去除氧化鐵板工序?yàn)閯兞粒[，有機(jī)械除鱗和化

5、學(xué) 酸洗兩種方法。用機(jī)械除鱗取代盤條的化學(xué)酸洗工序，既提高了生產(chǎn)率，又減少了 環(huán)境污染。此除鱗過程包括彎曲法（普遍使用帶三角形凹槽的圓輪反覆彎曲盤條）， 噴九法等，除鱗效果較好，但不能使殘余鐵鱗去凈 （氧化鐵皮清除率為97%）,尤其 是氧化鐵皮粘附性很強(qiáng)時(shí)，因此，機(jī)械除鱗受鐵皮厚度，結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)的影響， 使用于低強(qiáng)度緊固件（小于等于級(jí)）用的碳鋼盤條。高強(qiáng)度緊固件（大于等于級(jí)）用盤條在機(jī)械除鱗后，為除凈所有的氧化鐵皮，再經(jīng)化學(xué)酸洗 工序即復(fù)合除鱗。對(duì)低碳鋼盤條而言，機(jī)械除鱗殘留的鐵皮容易造成粒拔模不均勻 磨損。當(dāng)粒拔?？子捎诒P條鋼絲摩擦外溫時(shí)粘附上鐵皮，使盤條鋼絲表面產(chǎn)生縱向 粒痕，盤條鋼絲冷

6、鍛凸緣螺栓或圓柱頭螺釘時(shí)，頭部出現(xiàn)微裂紋的原因，95%以上是鋼絲表面在拉拔過程中產(chǎn)生的劃痕所引起。因此，機(jī)械除鱗法不宜用來高速拉拔。四，拉拔拉拔工序有兩個(gè)目的，一是改制原材料的尺寸；二是通過變形強(qiáng)化作 用使緊固件獲得基本的機(jī)械性能，對(duì)于中碳鋼，中碳合金鋼還有一個(gè)目的，即是使 盤條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過程中盡可能的Crack,為隨后的球化（軟化）退火得到粒狀滲碳體做好準(zhǔn)備，然而，有些廠家為降低成本，任意減少拉拔道次， 過大的減面率增加了盤條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤條鋼絲的冷鍛性能。 如果各道次的減面率分配不合適，也會(huì)使盤條鋼絲在拉拔過程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)裂紋，這 種沿鋼絲縱向分布，周期一

7、定的裂紋在鋼絲冷鍛過程中暴露。止匕外，拉拔過程中如 潤滑不好，也可造成冷拔盤條鋼絲有規(guī)律地出現(xiàn)橫裂紋。盤條鋼絲出出粒絲?？谏?卷同時(shí)的切線方向與拉絲模不同心，會(huì)造成拉絲模單邊孔型的磨損加劇，使內(nèi)孔失 圓，造成鋼絲圓周方向的拉拔變形不均勻，使鋼絲的圓度超差，在冷鍛過程中鋼絲 橫截面應(yīng)力不均勻而影響冷鍛合格率。盤條鋼絲拉拔過程中，過大的部分減面率使 鋼絲的表面質(zhì)量惡化，而過低的減面率卻不利于片狀滲碳體的破碎，難以獲得盡可 能多的粒狀滲碳體，即滲碳體的球化率低，對(duì)鋼絲的冷鍛性能極為不利，采用拉拔 方式生產(chǎn)的棒料和盤條鋼絲，部分減面率直控制在10%-15% 的范圍內(nèi)五，冷鍛成形通常，螺栓頭部的成形采用

8、冷鍛塑性加工，同切削加工相比，金 屬纖維（金屬留線）沿產(chǎn)品形狀呈連續(xù)狀，中間無切斷，因而提高了產(chǎn)品強(qiáng)度，特別 是機(jī)械性能優(yōu)良。冷鍛成形工藝包括切料與成形，分單工位單擊，雙擊冷鍛和多工 位自動(dòng)冷徽。一臺(tái)自動(dòng)冷鍛機(jī)分別在幾個(gè)成型凹模里進(jìn)行沖壓，鍛鍛，擠壓和縮徑 等多工位工藝。單工位或多工位自動(dòng)冷鍛機(jī)使用的原始毛坯的加工特點(diǎn)是由材料尺 寸長5-6米的棒料或重量為1900-2000KG的盤條鋼絲的尺寸決定的，即加工工 藝的特點(diǎn)在于冷鍛成型不是采用預(yù)先切好的單件毛坯，而是采用自動(dòng)冷鍛機(jī)本身由 棒料和盤條鋼絲切取和鍛粗的（必要時(shí)）毛坯。在擠壓型腔之前，毛坯必須進(jìn)行整 形。通過整形可得到符合工藝要求的毛坯。

9、在鍛鍛，縮徑和正擠壓之前，毛坯不需 整形。毛坯切斷后，送到鍛粗整形工位。該工位可提高毛坯的質(zhì)量，可使下一個(gè)工 位的成型力降低15-17% ,并能延長模具壽命，制造螺栓可采用多次縮徑。1.用半封閉切料工具切割毛坯，最簡單的方法是采用套筒式切料工具；切口的角度不應(yīng)大 于3度；而當(dāng)采用開口式切料工具時(shí)，切口的斜角可達(dá) 5-7度。2.短尺寸毛坯在由上一個(gè)工位向下一個(gè)成型工位傳遞過程中，應(yīng)能翻轉(zhuǎn)180度，這樣能發(fā)揮自動(dòng)冷鍛機(jī)的潛力，加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的緊固件，提高零件精度。3.在各個(gè)成型工位上都應(yīng)該裝有沖頭退料裝置，凹模均應(yīng)帶有套筒式頂料裝置。4.成型工位的數(shù)量（不包括切斷工位）一般應(yīng)達(dá)到3-4個(gè)工位（特殊情

10、況下5個(gè)以上）。5.在 有效使用期內(nèi)，主滑塊導(dǎo)軌和工藝部件的結(jié)構(gòu)都能保證沖頭和凹模的定位精度。6.在控制選料的擋板上必須安裝終端限位開關(guān)，必須注意鍛鍛力的控制。在自動(dòng)冷鍛 機(jī)上制造高強(qiáng)度緊固件所使用的冷撥盤條鋼絲的不圓度應(yīng)在直徑公差范圍內(nèi)，而較 為精密的緊固件，具鋼絲的不圓度則應(yīng)限制在 1/2直徑公差范圍內(nèi)，如果鋼絲直徑達(dá)不到規(guī)定的尺寸，則零件的鍛粗部分或頭部就會(huì)出現(xiàn)裂痕，或 形成毛刺，如果直徑小于工藝所要求的尺寸，則頭部就會(huì)不完整，棱角或漲粗部分 不清晰。冷鍛成型所能達(dá)到的精度還同成型方法的選擇和所采用的工序有關(guān)。此 外，它還取決于所用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工藝特點(diǎn)及其狀態(tài)，工模具精度，壽命和

11、磨損程度。冷鍛成型和擠壓使用的高合金鋼，硬質(zhì)合金模具的工作表面粗糙度不應(yīng) 大Ra=,這類模具工作表面的粗糙度達(dá)到 Ra=時(shí)，具有最高壽命。六，螺紋加工螺栓螺紋一般采用冷加工，使一定直徑范圍內(nèi)的螺紋坯料通過搓 （滾）絲板（模），由絲板（滾模）壓力使螺紋成形。可獲得螺紋部分的塑性流線不被切 斷，強(qiáng)度增加，精度高，質(zhì)量均一的產(chǎn)品，因而被廣泛采用。為了制出最終產(chǎn)品的螺紋外徑，所需要的螺紋坯徑是不同的，因?yàn)樗苈菁y精度，材料有無鍍層等因素 限制。滾（搓）壓螺紋是指利用塑性變形使螺紋牙成形的加工方法。它是用帶有和被 加工的螺紋同樣螺距和牙形的滾壓（搓絲板）模具，一邊擠壓圓柱形螺坯，一邊使螺 坯轉(zhuǎn)動(dòng)，最終將

12、滾壓模具上的牙形轉(zhuǎn)移到螺坯上，使螺紋成形。滾 （搓）壓螺紋加工 的共同點(diǎn)是滾動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)不必太多，如果過多，則效率低，螺紋牙表面容易產(chǎn)生分離現(xiàn) 象或者亂扣現(xiàn)象。反之，如果轉(zhuǎn)數(shù)太少，螺紋直徑容易失圓，滾壓初期壓力異常增 高，造成模具壽命縮短。滾壓螺紋常見的缺陷：螺紋部分表面裂紋或劃傷；舌L扣； 螺紋部分失圓。這些缺陷若大量發(fā)生，就會(huì)在加工階段被發(fā)現(xiàn)。如果發(fā)生的數(shù)量較 少，生產(chǎn)過程注意不到這些缺陷就會(huì)流通到用戶，造成麻煩。因此，應(yīng)歸納加工條 件的關(guān)鍵問題，在生產(chǎn)過程控制這些關(guān)鍵因素。七，熱處理高強(qiáng)度緊固件根據(jù)技術(shù)要求都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。熱處理調(diào)質(zhì)是為了提高緊固件的綜合機(jī)械性能，以滿足 產(chǎn)品規(guī)定的抗拉強(qiáng)度值

13、和屈強(qiáng)比。熱處理工藝對(duì)高強(qiáng)度緊固件尤其是它的內(nèi)在質(zhì)量 有著至關(guān)重要的影響，因此，要想生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)度緊固件，必須要有先進(jìn)的熱 處理技術(shù)裝備。由于高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)量大，價(jià)格低廉，螺紋部分又是比較細(xì)微相對(duì) 精密的結(jié)構(gòu)，因此，要求熱處理設(shè)備必須具備生產(chǎn)能力大，自動(dòng)化程度高，熱處理 質(zhì)量好的能力。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來帶有保護(hù)氣氛的連續(xù)式熱處理生產(chǎn)線已 占主導(dǎo)地位，震底式，網(wǎng)帶爐尤其適用于中小規(guī)格緊固件的熱處理調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)線除 了爐子密封性能好以外，還具有先進(jìn)的氣氛，溫度和工藝參數(shù)計(jì)算機(jī)控制，設(shè)備故 障報(bào)警和顯示功能。高強(qiáng)度緊固件從上料-清洗-加熱-淬火-清洗-回火-著色到下 線，全部自動(dòng)控制運(yùn)行，有

14、效保證了熱處理質(zhì)量。螺紋的脫碳會(huì)導(dǎo)致緊固件在未達(dá) 到機(jī)械性能要求的抗力時(shí)先發(fā)生脫扣，使螺紋緊固件失效，縮短使用壽命。由于原 料的脫碳，如果退火不當(dāng)，更會(huì)使原材料脫碳層加深。調(diào)質(zhì)熱處理過程中，一般會(huì) 從爐外帶進(jìn)來一些氧化氣體。棒料鋼絲的鐵銹或冷拔后盤條鋼絲表面上的殘留物， 入爐加熱后也會(huì)分解，反應(yīng)生成一些氧化性氣體。例如，鋼絲的表面鐵銹，它的成 分是碳酸鐵及氫氧化物，在加熱后將分解成 CO2及H2O ,從而加重了脫碳。研究 表明，中碳合金鋼的脫碳程度較碳鋼嚴(yán)重，而最快的脫碳溫度在700-800攝氏度之間。由于鋼絲表面的附著物在一定條件下分解化合成CO2和H2O的速度很快，如果連續(xù)式網(wǎng)帶爐爐氣控制

15、不當(dāng)，也會(huì)造成螺絲脫碳超差。高強(qiáng)度緊固件當(dāng)采 用冷鍛成形時(shí)，原材料和退火的脫碳層不但仍然存在，而且被擠壓到螺紋的頂部， 對(duì)于需要淬火的緊固件表面，得不到所要求的硬度，其機(jī)械性能（特別是強(qiáng)度和耐磨性）降低。另外，鋼絲表面脫碳，表層與內(nèi)部組織不同而具有不同的膨脹系數(shù)， 淬火時(shí)有可能產(chǎn)生表面裂紋。為此，在淬火加熱時(shí)要保護(hù)螺紋頂部不脫碳，還要對(duì)原材料已 脫碳的緊固件進(jìn)行適度的覆碳，把網(wǎng)帶爐中的保護(hù)氣氛的優(yōu)勢調(diào)到和被覆碳的零件 原始含碳量基本相等，使已脫碳的緊固件慢慢恢復(fù)到原來的含碳量，碳勢設(shè)定 在%為宜，覆碳溫度與淬火加熱相同，不能在高溫下進(jìn)行，以免晶粒粗大，影響 機(jī)械性能。緊固件在調(diào)質(zhì)淬火過程中可能

16、出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要有：淬火態(tài)硬度不 足；淬火態(tài)硬度不均；淬火變形超差；淬火開裂?，F(xiàn)場出現(xiàn)的這類問題往往與原材 料，淬火加熱和淬火冷卻有關(guān)，正確制訂熱處理工藝，規(guī)范生產(chǎn)操作過程，往往可以避免此類質(zhì)量事故。八，結(jié)語綜上所述，影響高強(qiáng)度緊固件品質(zhì)的工藝因素有鋼材設(shè)計(jì)，球化退 火，剝殼除鱗，拉撥，冷鍛成形，螺紋加工，熱處理等方面，有時(shí)則是諸種因素的 疊加。我們知道，緊固件缺陷正是由于產(chǎn)品質(zhì)量特征的波動(dòng)性造成的，只有對(duì)產(chǎn)品 制造流程中的工藝因素準(zhǔn)確了解，由此產(chǎn)生持續(xù)改進(jìn)品質(zhì)的巨大原動(dòng)力，才能通過質(zhì)量的不斷提升獲得更多的利潤和更強(qiáng)的競爭力！高強(qiáng)度螺栓的熱處理與普通的有哪些區(qū)別對(duì)于同樣的規(guī)格，高強(qiáng)度螺栓要保

17、證比普通螺栓具有更高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng) 度，因此在選材和熱處理上都會(huì)有所區(qū)別，有時(shí)會(huì)選用低合金鋼，或中碳鋼調(diào)質(zhì)處 理。高強(qiáng)度螺栓屬于特殊鋼-冷鍛鋼（cold heading）系列，需要較高的冷鍛性能, 抗拉性能，以及蘇醒和韌性。材料成分和組織熱處理工藝是為了達(dá)到使用性能而設(shè) 定的。因此熱處理要求淬透性要好，強(qiáng)度和韌性要兼顧。還要考慮合金碳化物的析 出二次強(qiáng)化作用。高強(qiáng)螺栓與普通螺栓區(qū)別高強(qiáng)度螺栓就是可承受的載荷比同規(guī)格的普通螺栓要大。普通螺栓的材料是Q235 （即A3）制造的。高強(qiáng)度螺栓的材料35#鋼或其它優(yōu)質(zhì)材料，制成后進(jìn)行熱處理，提高了強(qiáng) 度。兩者的區(qū)別是材料強(qiáng)度的不同。從原材料看：高強(qiáng)度

18、螺栓采用高強(qiáng)度材料制造。高強(qiáng)螺栓的螺桿、螺帽和墊圈都由高強(qiáng)鋼材 制作，常用45號(hào)鋼、40硼鋼、20鈕鈦硼鋼。普通螺栓常用 Q235鋼制造。從強(qiáng)度等級(jí)上看：高強(qiáng)螺栓，使用日益廣泛。常用和兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，其中級(jí)居多。普通螺栓強(qiáng)度 等級(jí)要低，一般為級(jí)、級(jí)、級(jí)和級(jí)。從受力特點(diǎn)來看：高強(qiáng)度螺栓施加預(yù)拉力和靠摩擦力傳遞外力。普通螺栓連接靠栓桿抗剪和孔壁 承壓來傳遞剪力，擰緊螺帽時(shí)產(chǎn)生預(yù)拉力很小，其影響可以忽略不計(jì)，而高強(qiáng)螺栓 除了其材料強(qiáng)度很高之外，還給螺栓施加很大預(yù)拉力，使連接構(gòu)件間產(chǎn)生擠壓力， 從而使垂直于螺桿方向有很大摩擦力，而且預(yù)拉力、抗滑移系數(shù)和鋼材種類都直接 影響高強(qiáng)螺栓的承載力。根據(jù)受力特點(diǎn)分

19、承壓型和摩擦型.兩者計(jì)算方法不同。高強(qiáng)螺栓最小規(guī)格 M12 ,常用M16-M30 ,超大規(guī)格的螺栓性能不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重使用。高強(qiáng)度螺栓摩擦型和承壓型連接的區(qū)別：高強(qiáng)螺栓連接是通過螺栓桿內(nèi)很大的擰緊預(yù)拉力把連接板的板件夾緊，足 以產(chǎn)生很大的摩擦力，從而提高連接的整體性和剛度，當(dāng)受剪力時(shí)，按照設(shè)計(jì)和受 力要求的不同，可分為高強(qiáng)螺栓摩擦型連接和高強(qiáng)螺栓承壓型連接兩種，兩者的本 質(zhì)區(qū)別是極限狀態(tài)不同，雖然是同一種螺栓，但是在計(jì)算方法、要求、適用范圍等 方面都有很大的不同。在抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，高強(qiáng)螺栓摩擦型連接是以外剪力達(dá)到板件接 觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài)，也即是保證連接在整

20、個(gè)使用期間內(nèi)外剪力不超過最大摩擦力。板件不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移變形（螺桿和孔壁 之間始終保持原有的空隙量），被連接板件按彈性整體受力。在抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，高強(qiáng) 螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力，這時(shí)被連接板件之間發(fā)生相對(duì)滑移 變形，直到螺栓桿與孔壁接觸，此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接 觸面間的摩擦力共同傳力，最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀 態(tài)?？傊Σ列透邚?qiáng)螺栓和承壓型高強(qiáng)螺栓實(shí)際上是同一種螺栓，只不過是設(shè)計(jì) 是否考慮滑移。摩擦型高強(qiáng)螺栓絕對(duì)不能滑動(dòng)，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設(shè) 計(jì)就認(rèn)為達(dá)到破壞狀態(tài)，在技術(shù)上比較成熟；承壓型高強(qiáng)螺栓可以滑動(dòng)，螺栓也承 受剪力，最終破壞相當(dāng)于普通螺栓破壞（螺栓剪壞或鋼板壓壞）。從使用上看：建筑結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件的螺栓連接，一般均采用高強(qiáng)螺栓連接。普通螺栓可重復(fù)使 用，高強(qiáng)螺栓不可重復(fù)使用。高強(qiáng)螺栓一般用于永久連接高強(qiáng)螺栓是預(yù)應(yīng)力螺栓，摩擦型用扭矩扳手施加規(guī)定預(yù)應(yīng)力，承壓型擰掉梅花 頭。普通螺栓抗剪性能差，可在