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“緊固件材料和熱處理(lǐ)”技術熱點——熱處理(lǐ)工藝與方法
來(lái)源: 日期:2019-6-18 14:27:41 浏覽次數:92

1、中碳素鋼ML35、35或SRWCH35K,對大于16mm8.8級的螺栓就(jiù)淬不透,而改用45鋼後就(jiù)容易解決?

      通常8.8級螺栓用ML35、35或SRWCH35K制造,當截面大小不同時(shí),由于淬透程度不同,雖然采用同一(yī)調質工藝,其力學性能(néng)卻不盡一(yī)緻。螺栓鋼碳的質量分(fēn)數越高,馬氏體(tǐ)硬度越高。對于整個(gè)截面受力的螺栓淬火(huǒ)後,體(tǐ)積分(fēn)數要求獲得約90%的馬氏體(tǐ)組織,表明試樣臨界直徑全部淬透,淬透程度越高,調質後屈強比也(yě)越大。屈強比的增大意味着能(néng)達到所需要的機械性能(néng);否則就(jiù)是沒淬透,淬透程度越差,機械性能(néng)也(yě)越差,将影響最終質量。

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緊固件

     碳對淬透性具有強烈的影響,在C≤0.35%時(shí)對淬透性的貢獻與錳相當;當碳含量為(wèi)0.37%時(shí),鋼的淬透性剛好(hǎo)(hǎo)滿足技術條件的要求。當C≤0.40%時(shí),每提高0.10%,HRC硬度值可提高6HRC。鋼中的碳含量由0.32%提高至0.40%,距淬火(huǒ)段距離J7.5mm的HRC提高了(le)約8HRC,達56HRC,硬度值随碳含量增加而增加。

     我們常用淬火(huǒ)硬度控制熱處理(lǐ)質量就(jiù)是這(zhè)個(gè)道理(lǐ)。但(dàn)是對于45鋼,由于淬透性較低(dī),隻适合尺寸小于20mm的高強度螺栓。多年來(lái),許多企業對截面直徑在22~27mm的螺栓也(yě)采用45鋼,而調質處理(lǐ)恰恰忽略了(le)淬透性這(zhè)個(gè)最重要的質量特性。由于截面尺寸效應,螺栓尺寸越大淬火(huǒ)後硬度越低(dī),淬硬層越淺,金(jīn)相組織表層則有大量針狀和闆條狀馬氏體(tǐ),而心部依然是鐵素體(tǐ)加珠光體(tǐ)組織,這(zhè)時(shí)高強度螺栓的綜合力學性能(néng)也(yě)越低(dī)。尺寸大于30mm時(shí)表面甚至無法得到馬氏體(tǐ)組織。

2、高強度螺栓在輸電鐵塔上(shàng)的應用,有何要求?

        高強鋼将在輸電線路(lù)上(shàng)大量采用,與高強鋼相匹配的高強度螺栓選型問題是供應商(shāng)關(guān)心和討(tǎo)論的問題之一(yī)。這(zhè)一(yī)問題主要包括杆件的孔壁承壓和高強螺栓抗剪切2個(gè)方面。

輸電鐵塔上(shàng)采用的高強螺栓和土(tǔ)建結構及橋梁結構中使用的高強螺栓不同,其采用的是高強度粗制螺栓,其強度滿足相應的級别(8.8級及以上(shàng)),但(dàn)加工标準還是大六角頭螺栓(GB/T5780),其受剪、受拉的計算(suàn)也(yě)仍然采用普通螺栓的計算(suàn)公式。通常計算(suàn)和選用螺栓規格時(shí),原則上(shàng)在滿足受力要求和螺栓間(jiān)距布置的前提下(xià),盡量采用小直徑的螺栓;在滿足強度要求的前提下(xià),盡量采用低(dī)級别的螺栓。

      對于使用Q345、Q390及以上(shàng)高強鋼的構件,對于小規格的角鋼,6.8級螺栓較為(wèi)合适;對于大規格角鋼,8.8級螺栓規格經濟較為(wèi)合适。不推薦使用10.9級螺栓,節點闆建議(yì)采用等強度鋼闆。Q420高強鋼用在受力較大的部位,且接頭螺栓大部分(fēn)處于雙剪狀态。

      由于10.9級螺栓在酸洗除鏽時(shí)容易造成氫脆斷裂,且缺乏成熟的運行經驗,建議(yì)不采用10.9級螺栓。4.8級螺栓和6.8級螺栓價格差别不大,而且1個(gè)6.8級螺栓可以解決許多受力不大的輔助材料的實際問題,卻要用2個(gè)4.8級螺栓才能(néng)解決。因此,在鐵塔中螺栓M16和M20采用6.8級熱浸鋅螺栓,M24螺栓宜采用8.8級熱浸鋅螺栓,以減少節點闆,減輕塔重。

3、選用硼鋼能(néng)生(shēng)産高強度螺栓嗎(ma)?制造10.9級高強度螺栓應注意哪方面?

     含硼鋼是以錳和硼為(wèi)基礎代替鉻鋼或鎳鋼的低(dī)合金(jīn)鋼。硼元素作(zuò)為(wèi)合金(jīn)元素加入鋼中,隻要有0.001%~0.002%就(jiù)能(néng)顯著提高淬透性,增大鋼材的可淬透尺寸,提高淬火(huǒ)後鋼材截面内組織和性能(néng)的均勻性。

      冷镦用鋼一(yī)直采用中碳鋼或低(dī)合金(jīn)鋼,這(zhè)些(xiē)鋼變形性能(néng)差(需球化(huà)退火(huǒ)預處理(lǐ)和中間(jiān)軟化(huà)退火(huǒ)),且機械性能(néng)差、脫碳嚴重。而降低(dī)碳含量,提高冷镦變形能(néng)力,加硼以提高降碳而損失的淬透性,這(zhè)就(jiù)是使用硼鋼的基本意義。

       含硼鋼是以微量的硼代替數量較多的其它合金(jīn)元素,因此,與淬透性水平相當的其它合金(jīn)鋼相比,合金(jīn)總含量低(dī),高溫變形抗力小,容易塑性變形。

應注意:

①熱加工對硼在固态鋼中的各種存在形态之間(jiān)的變化(huà)影響是最大,當鋼中硼元素含量超過0.003%時(shí),在晶界出現(xiàn)低(dī)熔點的Fe-C-B三元共晶,則産生(shēng)熱脆性而使熱加工性能(néng)變壞;②硼的主要作(zuò)用是提高淬透性,因此必須保證固溶硼的含量在一(yī)個(gè)合适範圍,大于0.001%,以免損害淬透性,另外,硼能(néng)否起到應有的作(zuò)用,在很大的程度上(shàng)取決于熱處理(lǐ)制度的選擇和操作(zuò)情況;                                                                                                                                                                                                                                                     ③淬火(huǒ)溫度應根據鋼的含硼量、化(huà)學成分(fēn)和淬火(huǒ)前硼的狀态等條件來(lái)選擇,而不應固定不變,熱處理(lǐ)制度中回火(huǒ)溫度降低(dī),會加大含硼鋼螺栓的延遲斷裂傾向。許多研究和實踐經驗還證明,含硼鋼在淬火(huǒ)前增加正火(huǒ)極有好(hǎo)(hǎo)處,可以消除或減少硼相,改善含硼鋼淬火(huǒ)、回火(huǒ)後的性能(néng)。

    10B21、10B28、10B33、20MnTiB及ML20MnTiB在螺栓中使用量最多,螺栓最終的力學性能(néng)由制造緊固件的材料品質所決定,而10B21、20MnTiB和ML20MnTiB含碳量下(xià)限均低(dī)于0.20%,不能(néng)滿足标準對材料的要求;當螺栓強度≥1040MPa、硬度在33~39HRC的要求時(shí),是靠降低(dī)回火(huǒ)溫度達到的,當采用425℃再回火(huǒ)溫度試驗後硬度和強度均下(xià)降,不能(néng)滿足标準中的最低(dī)回火(huǒ)溫度的性能(néng)要求。生(shēng)産實踐可以看出,螺栓的機械性能(néng),不但(dàn)取決于熱處理(lǐ)工藝和金(jīn)相組織,更重要的是應具有良好(hǎo)(hǎo)的化(huà)學成分(fēn)配合。

4、有何方法洗淨緊固件表面的殘油?

        談不上(shàng)清洗好(hǎo)(hǎo)方法,主要是針對冷镦加工或切削加工時(shí)緊固件表面附着的冷卻油殘油、熱處理(lǐ)油中淬火(huǒ)後緊固件表面殘油的清洗。

①堿水清洗法

       最簡單的堿水清洗是直接加熱或間(jiān)接加熱式的清洗槽,清洗液是3%~10%的N2CO3或NaOH水溶液。對滲碳或碳氮共滲的自攻螺釘,回火(huǒ)前的中間(jiān)清洗多用加熱到50~70℃的5%~10%的碳酸鈉溶液。連接式網帶爐即屬于此類。緊固件清洗一(yī)般采用噴淋和浸入雙重方式,若用熱水沖洗效果更好(hǎo)(hǎo),最後利用高壓氣流進行幹燥。堿水清洗方法最主要缺點是清洗效果不太好(hǎo)(hǎo),尤其是緊固件的盲孔和凹槽部易有污斑和殘留物。對于堿水清洗産生(shēng)的廢水必須進行中和處理(lǐ),并回收廢油,達到相關(guān)環保要求方可排放(fàng)。

②金(jīn)屬清洗劑清洗方法

       為(wèi)克服堿水清洗方法的缺點,提高清洗效果,目前可采用專用金(jīn)屬清洗劑,将清洗劑在40~70℃的水中稀釋成1%~3%溶液,将緊固件在溶液中浸泡15~20min,然後用熱水漂洗,最後用脫水機進行脫水處理(lǐ)。可加入清洗機内使用。金(jīn)屬清洗劑清洗方法的缺點是價格貴,并有難聞的氣味,對緊固件有一(yī)定的腐蝕作(zuò)用,廢水污染環境,因此,必須對廢水進行處理(lǐ),并回收廢油。

③有機溶劑清洗方法

     采用三氯乙烷、三氯乙烯等有機溶劑清洗,清洗效果佳。在常壓下(xià)以浸泡或噴淋方式清洗淬火(huǒ)緊固件時(shí),有機溶劑的揮發和飛濺污染環境。為(wèi)此,應用密閉減壓溶劑真空清洗法的全套裝置,利用真空泵把空氣排出,緊固件在沒有空氣情況下(xià)和高密度的溶劑蒸汽接觸,進一(yī)步提高清洗效果,并靠真空蒸餾回收溶劑和油。回收後的油中溶劑含量由20%降至4%以下(xià),低(dī)于三氯乙烯環境衛生(shēng)規定的50ppm。

④燃燒脫脂法

      冷镦或機加工的緊固件在進入熱處理(lǐ)工序之前,需要清洗掉表面的油類。為(wèi)此,可把緊固件在脫脂爐内加熱至350~400℃使油份汽化(huà)或燃燒,以達到緊固件去油的目的或表面除磷的效果。燃燒脫脂法僅适用于熱處理(lǐ)前的清洗,也(yě)能(néng)清洗冷卻油、防鏽液等輕質、低(dī)粘度及低(dī)沸點油類。高粘度、高沸點的重質淬火(huǒ)油燃燒後會有大量殘留物和碳黑附着在緊固件表面,達不到清洗目的。

     對于要求表面高度清潔的緊固件如(rú)航空螺栓、汽車發動機連杆螺栓等,目前采用真空或超聲波等高級清洗技術,以代替常用的對大氣臭氧層具有破壞作(zuò)用的含氯烴類物質作(zuò)為(wèi)溶劑的清洗方法,可以實現(xiàn)高效環保清洗。


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