CN108384929A - 一种高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，步骤如下：步骤1)，将材料置于钟罩式退火炉中，保持炉内气氛为纯氢气，氧气的含量为0.5％以下，炉压为250—400mbar；步骤2)，第一峰：按升温速度为250‑300℃/h，升温至600℃±5℃保温0.5小时，再以60℃/h升温至770℃±5℃保温7小时，20℃/h降温至710℃±5℃，后以8℃/h降温至600℃±5℃，保温1小时；步骤3)，第二峰：600℃±5℃时保温1小时后，再以60℃/h升温至765℃±5℃时保温7小时，再以20℃/h降温至710℃±5℃，继续以6℃/h降温至650℃±5℃；步骤4)，650℃±5℃后材料随炉冷却至550℃，风冷至炉内温度380℃后，取出材料，炉外风冷至室温，降低生产成本，缩短生产周期，节能减排。

Description

一种高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺
技术领域
本发明涉及紧固件螺栓加工领域，特别涉及高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺。
背景技术
紧固件作为机械行业主要基础件产品，机械工业的发展，也对紧固件产品提出更高的要求。国内普通标准紧固件一直供过于求，而高档紧固件还要依赖进口。国家机械局把"高强度异型紧固件"列为当前鼓励发展产品。高强度紧固件随着国家工业化水平的提高和技术进步，使用量逐步增加。平均1辆轿车的紧固件约1500个，每辆车螺栓装配的总时间约2.5～3.2h。可见紧固件的品种和质量对主机水平及整车质量具有重要影响。
以ML40CR材料六工位冷镦成型得到形状较复杂零件，对线材退火后的球化组织(4-6级)及硬度(≤78HRB)有较高要求。常规采用两次球化制程(软化粗拉球化精拉)达到其要求，制程较繁琐且生产周期较长，但在一次球化制程(粗拉球化精拉)下出现球化后球化率不达标、硬度高等问题，难以达到使用要求。如何提供一种可满足此要求的简易生产工艺，降低生产成本，缩短生产周期，最大限度节能减排，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，，降低生产成本，缩短生产周期，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，包括以下步骤，
步骤1)，将材料置于钟罩式退火炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0.5％以下，炉压为250—400mbar；
步骤2)，第一峰：按升温速度为250-300℃/h，升温至600±5℃保温2小时，再以40℃/h升温至770±5℃保温7小时，20℃/h降温至710±5℃，后以8℃/h降温至600±5℃，保温1小时；
步骤3)，第二峰：600±5℃时保温1小时，再以40℃/h升温至765±5℃时保温7小时，再以20℃/h降温至710±5℃，继续以6℃/h降温至650±5℃；
步骤4)，650±5℃后材料随炉冷却至550±5℃，风冷至炉内温度380±5℃后，取出材料，炉外风冷至室温。
优选的，所述步骤1)和步骤2)之间，开始升温的同时，进氢气代替原氮气，流量60m3/h，升温速度250-300℃/h。
优选的，所述步骤2)和步骤3)中，氢气流量60m3/h，氢气流量维持补充炉压。
优选的，所述步骤4)中，待炉内温度达到380±5℃，吹扫氮气置换炉内氢气，吹扫时间1.5小时，吹扫氮气200m3，提内罩出炉空冷。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明简易生产工艺，降低生产成本，缩短生产周期，最大限度节能减排。
附图说明
图1为本发明材料的球化退火热处理工艺曲线；
图2为球化退火热处理前热轧原材料的金相图；
图3为执行球化退火处理后材料基层铁素体+球状珠光体的金相图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
本发明具体步骤如下，
步骤⑴：材料进炉，扣内罩前吹扫氮气，保证炉内氧含量0.5％一下，压力250-400mbar，同时进行气密性检测，时间约2小时，后扣加热罩开始升温的同时，进氢气代替原氮气，流量60m3/h，升温速度250-300℃/h。
步骤⑵：升温至600℃±5℃，保温0.5小时，吹扫炉内杂质的同时，保证材料温度均匀，氢气流量60m3/h。
步骤⑶：升温速度60℃/h，升温至770℃±5℃，氢气流量60m3/h。
步骤⑷：保持炉内温度770℃±5℃7小时，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑸：以20℃/h快速降温至710℃±5℃，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑹：慢速降温8℃/h至600℃±5℃，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑺：600℃±5℃保温1小时，实现炉内材料实际温度的均匀，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑻：以60℃/h升温至765℃±5℃，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑼：保持炉内温度765℃±5℃7小时，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑽：以20℃/h快速降温至710℃±5℃，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑾：慢速降温6℃/h至650℃±5℃，氢气流量维持补充炉压。
步骤⑿：随炉冷却至550℃后，提起加热罩，风冷内罩，待炉内温度达到380℃，吹扫氮气置换炉内氢气，吹扫时间1.5小时，吹扫氮气200m3，提内罩出炉空冷。。
经本发明处理前后的材料严格按照GB/T228-2010.1金属材料拉伸试验第一部分《室温试验方法》检验的力学性能特征见表1。按照低、中碳钢球化体评级JB/T5074-2007材料的组织形貌变化见表2。
表1球化退火实验材料的力学性能
项目 抗拉强度 伸长率 断面收缩率 洛氏硬度
处理前 945±20MPa 10±5％ 55±5％ ——
处理后 500±20MPa 30±5％ 65±5％ 74-77HRB
表2球化退火材料的组织形貌
中碳合金材料的球化退火，因其的用途多为多工位冷镦成型，对材料的塑形要求较高，多进行两次球化退火生产，且原料硬度较高，一次粗拉拔较难满足5-6级球化级别(在铁素体集体上均匀分布球状化碳化物)。ML40CR材料在轧制过程中形成的组织(铁素体和珠光体)发生显著改变，主要组织均为球状化珠光体+铁素体。根据GB/T228-2010.1金属材料拉伸试验第一部分《室温试验方法》进行测试得到的力学性能为:抗拉强度在500±20MPa之间，断后伸长率不小于30％，硬度在74-78HRB之间。同时，本发明工艺方法不仅改善了材料的组织形貌特征，还降低了原材料的加工难度，满足冷镦成型的的各方面要求，易于推广应用。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1)，将材料置于钟罩式退火炉中，保持炉内气氛为纯氮气，氧气的含量为0.5％以下，炉压为250—400mbar；
步骤2)，第一峰：按升温速度为250-300℃/h，升温至600±5℃保温2小时，再以40℃/h升温至770±5℃保温7小时，20℃/h降温至710±5℃，后以8℃/h降温至600±5℃，保温1小时；
步骤3)，第二峰：600±5℃时保温1小时，再以40℃/h升温至765±5℃时保温7小时，再以20℃/h降温至710±5℃，继续以6℃/h降温至650±5℃；
步骤4)，650±5℃后材料随炉冷却至550±5℃，风冷至炉内温度380±5℃后，取出材料，炉外风冷至室温。
2.根据权利要求1所述的高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)之间，开始升温的同时，进氢气代替原氮气，流量60m3/h，升温速度250-300℃/h。
3.根据权利要求1所述的高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，其特征在于，所述步骤2)和步骤3)中，氢气流量60m3/h，氢气流量维持补充炉压。
4.根据权利要求1所述的高强度紧固件螺栓用材料的球化退火工艺，其特征在于，所述步骤4)中，待炉内温度达到380±5℃，吹扫氮气置换炉内氢气，吹扫时间1.5小时，吹扫氮气200m3，提内罩出炉空冷。
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