CN115502324A - 一种非调质型螺栓的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于紧固件制造技术领域,具体涉及一种非调质型螺栓的制造方法。本发明以热轧盘条为原料,经过冷拉拔、热镦和吹风冷却,得到性能等级为8.8~10.9级的非调质型螺栓。步骤一,热轧盘条经过预处理,冷拉拔加工成精线;步骤二,将步骤一得到的精线加热至不低于800℃,加热后的精线经热镦成螺栓毛坯;步骤三,将步骤二得到的螺栓毛坯吹风冷却;步骤四,将步骤三得到的螺栓毛坯经过搓丝、表面处理等工序加工为螺栓成品。本发明通过优化8.8~10.9级高强度螺栓的制造工艺,获得了金相组织为索氏体的非调质型螺栓,有效提高了螺栓的塑性,降低了螺栓断裂失效。
Description
技术领域
本发明属于紧固件制造技术领域,具体涉及一种非调质型螺栓的制造方法。
背景技术
目前国内生产8.8~10.9级螺栓主要有两大类生产工艺:第一类生产工艺较为传统,通常以中碳钢热轧盘条为原料,包括硼钢、优质碳素钢、合金钢,加工成螺栓后进行调质热处理,获得金相组织为回火组织调质型螺栓;第二类生产工艺较为新兴,通常以非调质冷镦钢热轧盘条为原料,通过材料性能和加工硬化获得金相组织为加工硬化组织非调质型螺栓。第一类生产工艺的代表性流程为:盘条—酸洗—磷化—皂化—拉拔—球化退火—酸洗—磷化—皂化—拉拔—冷镦成型—搓丝—调质热处理—表面处理,其中盘条预处理采用酸洗、磷化、皂化,精线制备需要两次盘条预处理和拉拔,并进行一次球化退火,获得金相组织为回火组织调质型螺栓,螺栓的机械性能通过调质热处理来保证。第二类生产工艺的代表性工艺流程为:盘条—酸洗—磷化—皂化—拉拔—冷镦成型—搓丝—人工时效—表面处理,其中盘条预处理采用酸洗、磷化、皂化,精线制备只进行一次盘条预处理和拉拔,并且无需进行球化退火和调质热处理,获得金相组织为加工硬化组织非调质型螺栓,螺栓的机械性能通过材料性能和加工硬化(常温下对材料进行冷拉拔、冷镦、冷挤压等加工)来保证。加工硬化是为了提高材料的强度和硬度,人工时效也是为了进一步提高强度和硬度,依赖加工硬化必然降低材料塑性;如果取消加工硬化,传统思路就只能走调质热处理路线。
可见,非调质型螺栓的机械性能虽然可以满足标准要求,但其依赖加工硬化保证机械性能的生产工艺,大幅度降低了螺栓的塑性,造成螺栓断裂失效的问题,进而无法满足紧固件制造企业和使用企业的实际内控需求。
本发明通过优化8.8~10.9级高强度螺栓的制造工艺,开发一种低能耗、低成本、少污染、易操作的非调质型螺栓制造方法,有效提高螺栓的塑性,降低了螺栓断裂失效,满足紧固件制造企业和使用企业的实际内控要求,实现替代传统调质型螺栓,进而实现工业化应用,是目前亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明通过优化8.8~10.9级高强度螺栓的制造工艺,获得了金相组织为索氏体的非调质型螺栓,有效提高了螺栓的塑性,降低了螺栓断裂失效。本发明的非调质型螺栓制造方法具有低能耗、低成本、少污染、易操作等优势。
一种非调质型螺栓的制造方法,以热轧盘条为原料,经过冷拉拔、热镦和吹风冷却,得到性能等级为8.8~10.9级的非调质型螺栓。
下面对本发明的稳定化处理工艺做详细叙述。
本发明非调质型螺栓具体制造步骤为:
步骤一,热轧盘条经过预处理,冷拉拔加工成精线;所述热轧盘条化学成分为:按重量百分数计为C:0.37~0.55%,Si:≤0.35%,Mn:1.35~1.65%,Al:0.010~0.050%,P、S≤0.025%,Cr、Ni、Cu≤0.10%;盘条预处理方法为喷丸、石灰水浸泡;
热轧盘条的规格为Φ5.0~42.5mm,冷拉拔加工成精线的规格为Φ4.2-40.0mm精线;
步骤二,将步骤一得到的精线加热至800~900℃,加热后的精线经热镦成螺栓毛坯;
步骤三,将步骤二得到的螺栓毛坯吹风冷却(热镦成型后的温度与精线温度基本一致),以16~18℃/s的冷却速率冷却至450±10℃,之后置于空气中自然冷却至常温;
步骤四,将步骤三得到的螺栓毛坯经过搓丝、表面处理常规工序加工为螺栓成品。
本发明非调质型螺栓的制造工艺流程为:盘条—喷丸—石灰水浸泡—拉拔—精线加热—热镦成型—吹风冷却—搓丝—表面处理,相对于现有螺栓制造工艺流程具有低能耗、低成本、少污染、易操作等优势。
盘条预处理方案采用“喷丸+石灰水浸泡”代替“酸洗+磷化+皂化”,简化了盘条预处理操作,避免了化学废液污染,降低了预处理成本;
选择成本更为低廉的普通中高碳钢热轧盘条作为原料,并可以降低螺栓成型开裂率;热镦成型后直接进行吹风冷却,实现了余热利用,通过获得索氏体组织保证螺栓机械性能,索氏体具有较高的强度和良好的塑性,进而有效提高了螺栓的塑性,降低了螺栓断裂失效。
附图说明
图1为实施例1制备的螺栓的金相组织图。
具体实施方式
本发明中非调质型螺栓以热轧盘条为原料,经过冷拉拔、热镦和吹风冷却,得到性能等级为8.8~10.9级的非调质型螺栓,具体的制造工艺流程为:盘条—喷丸—石灰水浸泡—拉拔—精线加热—热镦成型—吹风冷却—搓丝—表面处理。
作为原料的热轧盘条规格为Φ5.0~42.5mm,化学成分:按重量百分数计为C:0.37~0.55%,Si:≤0.35%,Mn:1.35~1.65%,Al:0.010~0.050%,P、S≤0.025%,Cr、Ni、Cu≤0.10%,其余为Fe及不可避免的杂质。
下面以10.9级M16非调质型法兰螺栓的实际制造作为实施例和对比例。
实施例1
原料热轧盘条化学成分按重量百分数计为C:0.49%,Si:0.20%,Mn:1.60%,Al:0.021%,P:0.018%,S:0.017%,Cr:0.05%,Ni:0.05%,Cu:0.03%。
步骤一,Φ18.0mm热轧盘条经过喷丸、石灰水浸泡预处理,通过拉拔机冷拉拔成Φ17.2mm精线;
步骤二,将步骤一得到的精线加热至880℃,加热后的精线经热镦成M16法兰螺栓毛坯;
步骤三,将步骤二得到的M16法兰螺栓毛坯吹风冷却,以17.5℃/s的冷却速率冷却至443℃,之后置于空气中自然冷却至常温;
步骤四,将步骤三得到的螺栓毛坯经过搓丝、表面处理等工序加工为M16法兰螺栓成品。
实施例2
原料热轧盘条化学成分按重量百分数计为C:0.53%,Si:0.32%,Mn:1.52%,Al:0.040%,P:0.022%,S:0.015%,Cr:0.07%,Ni:0.01%,Cu:0.02%。
步骤一,Φ18.0mm热轧盘条经过喷丸、石灰水浸泡预处理,通过拉拔机冷拉拔成Φ17.2mm精线;
步骤二,将步骤一得到的精线加热至850℃,加热后的精线经热镦成M16法兰螺栓毛坯;
步骤三,将步骤二得到的M16法兰螺栓毛坯吹风冷却,以16.5℃/s的冷却速率冷却至455℃,之后置于空气中自然冷却至常温;
步骤四,将步骤三得到的螺栓毛坯经过搓丝、表面处理等工序加工为M16法兰螺栓成品。
对比例1
将实施例1步骤二替换为:将步骤一得到的精线冷镦成M16法兰螺栓毛坯,取消步骤三,其他条件同实施例1。
对比例2
将实施例1步骤三替换为:将步骤二得到的M16法兰螺栓毛坯置于空气中自然冷却至常温,其他条件同实施例1。
对比例3
将实施例1步骤一中Φ18.0mm热轧盘条替换为:Φ20.0mm热轧盘条;即Φ20.0mm热轧盘条经过喷丸、石灰水浸泡预处理,通过拉拔机冷拉拔成Φ17.2mm精线。将实施例1步骤二替换为:将步骤一得到的精线冷镦成M16法兰螺栓毛坯,取消步骤三,其他条件同实施例1。
将Φ18.0mm热轧盘条替换为Φ20.0mm,增加拉拔加工减面率进而提高拉拔后钢丝的强度,但材料塑性的急剧下降,成型开裂率直线上升。
本发明实施例与对比例生产的10.9级M16非调质型法兰螺栓对比如表1:
表1
Claims (7)
1.一种非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:以热轧盘条为原料,经过冷拉拔、热镦和吹风冷却,得到性能等级为8.8~10.9级的非调质型螺栓;
具体制造的步骤为:
步骤一,热轧盘条经过预处理,冷拉拔加工成精线;
步骤二,将步骤一得到的精线加热至不低于800℃,加热后的精线经热镦成螺栓毛坯;
步骤三,将步骤二得到的螺栓毛坯吹风冷却;
步骤四,将步骤三得到的螺栓毛坯经过搓丝、表面处理工序加工为螺栓成品。
2.根据权利要求1所述的非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:所述热轧盘条化学成分为:按重量百分数计为C:0.37~0.55%,Si:≤0.35%,Mn:1.35~1.65%,Al:0.010~0.050%,P、S≤0.025%,Cr、Ni、Cu≤0.10%。
3.根据权利要求1所述的非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:步骤一盘条预处理方法为喷丸、石灰水浸泡。
4.根据权利要求1所述的非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:步骤二精线加热温度为800~900℃。
5.根据权利要求1所述的非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:步骤三螺栓毛坯吹风冷却为以16~18℃/s的冷却速率冷却至450±10℃,之后置于空气中自然冷却至常温。
6.根据权利要求1所述的非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:热轧盘条的规格为Φ5.0~42.5mm,冷拉拔加工成精线的规格为Φ4.2-40.0mm。
7.根据权利要求1所述的非调质型螺栓的制造方法,其特征在于:螺栓的金相组织为索氏体。
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