緊固件熱處理的案例
汽車緊固件熱處理工藝技術(shù)及其發(fā)展,非常好的資料！
我國(guó)汽車高強(qiáng)度緊固件的主要品種是螺栓，有8.8，9.8，10.9和12.9級(jí)4個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，這些強(qiáng)度級(jí)別的緊固件都要進(jìn)行熱處理，才能提高產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能，達(dá)到規(guī)定的抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比，熱處理工藝技術(shù)是生產(chǎn)汽車緊固件的關(guān)鍵。
1、影響汽車緊固件熱處理的因素
汽車緊固件熱處理一般稱為調(diào)質(zhì)（淬火后再經(jīng)高溫回火）處理，調(diào)質(zhì)對(duì)原材料、爐溫、爐內(nèi)氣氛、淬火介質(zhì)、熱處理質(zhì)量檢測(cè)等都有嚴(yán)格要求，只有滿足了基本要求，才能減少由材料引起的偏析、退火無保護(hù)氣氛引起的脫碳、冷鐓過程產(chǎn)生的裂紋、淬火介質(zhì)引起的淬火開裂和畸變。
1.1熱處理裝備
20世紀(jì)80年代末，我國(guó)汽車緊固件的高強(qiáng)度螺栓熱處理大部分采用鹽浴爐淬火，鹽浴爐內(nèi)膽有限，每次只能裝30~50kg由于鹽浴爐熱處理工作環(huán)境差，淬回火工序距離近，易造成混裝現(xiàn)象，客戶在使用時(shí)發(fā)生脆斷或者根本無法使用。由于熱處理裝備太落后，一些汽車緊固件企業(yè)只能配套生產(chǎn)8.8級(jí)及以下強(qiáng)度等級(jí)的螺栓。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，由于汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車高強(qiáng)度緊固件急需國(guó)產(chǎn)化。熱處理裝備已由鹽浴爐、滴注式滾筒電阻爐、放熱式震底爐發(fā)展為吸熱式或N2CH3OH裂解氣氛的鑄鏈爐。由于網(wǎng)帶壽命的大幅度提高，輻射管加熱的連續(xù)式網(wǎng)帶爐用量最大，同時(shí)，網(wǎng)帶爐具有爐內(nèi)布料、加熱均勻，零件質(zhì)量穩(wěn)定、工作環(huán)境好、可減少零件磕碰、用氣量較少、能耗小等優(yōu)點(diǎn)。
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4、氫脆
緊固件在加工和處理過程中,尤其在鍍前的酸洗和堿洗以及隨后的電鍍過程中,表面吸收了氫原子沉積的過程中產(chǎn)生氫。當(dāng)緊固件擰緊時(shí),氫朝著應(yīng)力最集中的部分轉(zhuǎn)移,引起壓力增高到超過它的強(qiáng)度并產(chǎn)生微小的表面破裂,氫滲入到新形成的裂隙中去。這種壓力-破裂-滲入的循環(huán)一直繼續(xù)到緊固件斷裂。通常發(fā)生在第一次應(yīng)力應(yīng)用后的幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)。為了消除氫脆的威脅,緊固件要在鍍后3小時(shí)內(nèi)加熱烘烤,以使氫從鍍層中滲出,通常在200℃左右的溫度下進(jìn)行,處理時(shí)間根據(jù)其要求的抗拉強(qiáng)度來決定。
由于機(jī)械鍍鋅是非電解質(zhì)的,這實(shí)際上消除了氫脆的威脅,因此熱浸鍍的緊固件很少發(fā)生氫脆。
四、緊固件的熱處理:
熱處理是將緊固件通過一定的加熱,保溫和冷卻,使其內(nèi)部組織發(fā)生變化從而獲得預(yù)期的性能、組織和結(jié)構(gòu)的工藝過程。退火、正火、淬火、回火是熱處理中的“四把火”,其中的淬火與回火關(guān)系密切,常常配合使用,缺一不可。
退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度并保溫一定時(shí)間,然后進(jìn)行緩慢冷卻,使其內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài),使前道工序產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力得以釋放,獲得良好的工藝性能和使用性能為進(jìn)一步淬火作準(zhǔn)備。（我們推薦你關(guān)注“機(jī)械工程師”公眾號(hào)，第一時(shí)間掌握干貨知識(shí)、行業(yè)信息）
正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻,正火的效果同退火相似,只是得到的組織更細(xì),常用于改善材料的切削性能,可用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。
淬火是將工件加熱保溫后,在水、油或其他無機(jī)鹽溶液、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。
回火是將淬火后的工件在高于室溫而低于650℃的適當(dāng)溫度下進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的保溫,再進(jìn)行冷卻,它可降低淬火后工件的脆性。
四把火隨著加熱溫度和冷卻方式的不同,又演變出不同的熱處理工藝。
展開 淺談熱處理工藝在提高緊固件制造水平中的作用
在熱應(yīng)力的作用下，由于冷卻時(shí)金屬表面溫度低于心部，收縮表面大于心部而使心部受拉應(yīng)力;組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力，心部受壓應(yīng)力，恰好與熱應(yīng)力相反。金屬熱處理的熱應(yīng)力與組織應(yīng)力疊加的結(jié)果就是材料中的殘余應(yīng)力，正是其存在造成了應(yīng)力腐蝕開裂。
熱處理工藝在緊固件制造中，對(duì)其性能的改變有較為突出的作用。若將熱處理與冷鐓、冷擠、冷沖、部分切削加工密切配合，能夠?qū)?em>緊固件的精度以及成品率提升一個(gè)較高的水平。
4、結(jié)語(yǔ)
工業(yè)4.0和中國(guó)制造的《2025》在高強(qiáng)度螺栓制造發(fā)展的進(jìn)程中的智能化、綠色化、輕量化，熱處理技術(shù)都扮演著重要角色，未來10年我國(guó)緊固件的發(fā)展，應(yīng)選擇對(duì)行業(yè)發(fā)展起著基礎(chǔ)性、突破性作用的工序作為重點(diǎn)加快發(fā)展，重視集成創(chuàng)新是提高企業(yè)核心能力的關(guān)鍵，熱處理發(fā)展將更加呈現(xiàn)個(gè)性化。
（來源： 智能緊固件及緊固工具）
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幾乎所有商業(yè)緊固件都是由碳鋼、合金鋼制成，而且一般都防腐蝕的要求，因此，表面處理的鍍層必須附著牢固，不能在安裝和卸下的過程中脫落。另一方面，對(duì)螺紋緊固件而言，鍍層還要求足夠薄，使得鍍后螺紋仍能旋合。一般鍍層的溫度限制比緊固件材料要低，因此還需考慮緊固件所處的工作溫度要求。
表面處理的主要目的是美觀和防腐。由于緊固件的主要功能是緊固零部件，而且表面處理對(duì)其緊固性能也有很大的影響。因此，在選擇表面處理工藝時(shí)，要考慮緊固件的扭矩及預(yù)緊力一致性等因素。
一名高水平的設(shè)計(jì)者，不僅要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝，還要注意到裝配的工藝性，甚至環(huán)保及經(jīng)濟(jì)性的要求。下面根據(jù)上述因素簡(jiǎn)要介紹一些緊固件常用的鍍層，以供緊固件從業(yè)人員參考。
電鍍鋅
電鍍鋅是商業(yè)緊固件最常用的鍍層。它比較便宜，外觀也較好看，可以有黑色、軍綠色。然而，它的防腐性能一般，其防腐性能是鋅鍍（涂）層中最低的。一般電鍍鋅中性鹽霧試驗(yàn)在72小時(shí)之內(nèi)，也有采用特殊封閉劑，使得中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)200小時(shí)以上，但價(jià)格貴，是一般鍍鋅的5~8倍。
電鍍鋅加工過程易產(chǎn)生氫脆，所以10.9級(jí)以上的螺栓一般不采用鍍鋅的處理.雖然鍍后可以用烘箱去氫，但因鈍化膜在60℃以上時(shí)將遭破壞，因此去氫必須在電鍍后鈍化前進(jìn)行。
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