合肥庐江县城池工业炉厂
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不锈耐热钢螺栓的热处理生产工艺流程

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不锈耐热钢螺栓的热处理生产工艺流程
    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—着色上蜡。
    冷镦用耐热0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢丝牌号化学成分符合GB/T1221或GB/T14992标准,固溶状态交货,室温硬度≥200HRW。为了达到M8螺栓丝坯尺寸φ7.02-φ7.05必须经过材料高温拉拔,这时材料硬度可达到38HRc以上,不能进行冷镦成型,应进行固溶处理,以达到软化的目的。
    211 固溶
    成品丝固溶温度采用990±10℃保温1.5h,然后水冷。固溶处理,就是将刚加热至高温,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、塑性韧度良好,硬度在17-20HRc,这时加工成型性能最好。
固溶处理采用井式滲碳加热炉RQ3-90-9D设备。通常耐热钢热处理保护气氛主要是氩气,但氩气难以购买。一般可用放热式气氛或氮基气氛,我们采用甲醇20-40d/min和氨气0.15L/h、或氮气0.30L/h保护,滴控式装置控制。(以下再结晶退火830-850℃加热;稳定化处理830-850℃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≤100℃(约900℃加热)时入炉。
    由于井式滲碳加热炉分上、下区控温,当炉内所有热电偶指示温度都达到工艺温度(990℃)时,开始计算保温时间90min。
    212 再结晶退火
    0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢制M8*20、M8*45六角头螺栓是采用二模二冲(双击整模)冷镦机生产,冷镦成型后冷作硬化倾向比较大,必须进行再结晶退火,温度830-850℃、保温2-3h,使用设备RQ3-90-9D,采用甲醇20-40d/min和氨气0.15L/h、或氮气0.30L/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℃,保温2-3h,硬度在18-23HRc。虽然比冷镦后硬度只是略有下降,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,Cr12MoV钢切边模使用寿命可达2万件以上。
    22 最后的热处理工艺
    六角头螺栓经搓丝完工,要经过清洗用碱性溶液洗净磷化膜,便于在热处理后着色(近似发黑颜色)。
    0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢合金元素铬、镍含量相对较低,故抗氧化的温度仅在800℃以下,但是含弥散强化相形成元素(V、Al、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,可以使合金固溶强化;通过时效处理,可以使合金析出细小强化相〔VC、Ni3Al、Ni3Ti,Ni3(Al﹒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,为了获得一定数量的碳化物使钢强化必须进行调整处理,我们采用830-850℃稳定化处理工艺,在此温度范围内,Cr23C6碳化物将溶解,保温5h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690-710℃,保温12-16h空冷。检测结果见表。

表 时效检测效果
热处理工艺 力学性能 力学性能 力学性能
热处理工艺 抗拉强度Rm/MPa 屈服强度Re/MPa 硬度/HRc
690*16h 919--928 850—870 28--31
700*12h 934—956 866—891 31--34
710*14h 943--984 883--902 32--36
 
    0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢固溶并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%。
    上述工艺试验的结果表明时效处理的温度和保温时间对最终力学性能的影响甚小,时效处理温度确定为700℃*12h。
不锈耐热钢螺栓的热处理生产工艺流程

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