CN101240368A - 抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，大体上系令一合金钢线材经过球化退火→浸线→粗抽→制程退火→浸线→精抽以后，加以锻造并搓牙成锻造部品，再将该锻造部品加热保温，而后直接施以两次回火的热处理，使得锻造部品组织变态成为机械性质较为坚硬的回火麻田散铁，以及较强韧的下变韧铁，所以上述制造方法能使得较大尺寸的锻造部品在160kgf/mm2的作用下，具有16％～21％伸长率，及抗拉特性为16.9+0.16级的高硬度且高强韧的机械性质。
Description
技术领域
本发明是一种锻造部品的制造方法，特别是涉及一种使锻造部品达到抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法。
背景技术
为了让业界遵循共通的工业规范，由中国台湾中央标准局订定的国家标准(CNS)的CNS3934规格，系制定锻造部品应具备的性质，其中虽然制定有最高14.9级强力螺钉的规格，但却局限在旧有的材料以及制造方法而难以制出，因而导致较高规格逐渐未被采用而陆续取消。
本发明人就是针对上述旧有规范中的14.9级强力螺钉的材料及制造方法加以研发，而提出申请并已经钧局核准专利的证书号数第I254656号“一种抗拉特性14.99级的锻造部品的制造方法”发明专利案，如图1与图2所示，其制造方法大体上包含下列步骤：
(1)将一合金钢线材1经过球化退火→浸线→粗抽→软化退火→浸线→精抽的程序。
(2)将经过(1)步骤处理后的线材1送入一锻造部品成型机中冲锻，再经一搓牙机搓制形成牙纹以成为一锻造部品2。
(3)将该锻造部品2加以热处理，该热处理流程为：搓牙后冷锻成型的锻造部品2→前洗净→加热保温(温度830～900℃，时间50～90分钟)→沃斯回火(温度300～400℃，时间30～60分钟)。
锻造部品2经过“加热保温”后，组织会由波来铁变态成为沃斯田铁组织，而后再经过“沃斯回火”处理，就会使沃斯田铁组织变成针状组织的下变韧铁，以具有高强韧的机械性质。
上述制造方法确可制出抗拉强度140kgf/mm2，且伸长率为9％～14％的高强韧机械性质的锻造部品2，所以依上述机械性质，可修正CNS3934标准成为新的标准规范，就可得到一14.99级的强力螺丝标准，整数“14”是表示抗拉强度的最小值为140kg/mm2，小数点右方第一位的“9”是表示降伏强度的最小值为抗拉强度的90％，小数点右方第二位的“9”是表示延伸率最小值达9％。
然而，由于锻造部品的粗细尺寸不同，一些直径24mm以上较大尺寸的锻造部品，在热处理时容易发生“质量效果”，系指淬火时钢材内外的硬化效果差异的现象，也就是尺寸越大，热量越难由内往外均匀地扩散至表面，所以较大尺寸的锻造部品在沃斯回火制程中，虽然外围部位容易变态成为“下变韧铁”组织，但是中心部位却仍旧呈“肥粒铁+中波来铁”组织，因此大尺寸的锻造部品较难达到抗拉特性14.99级的高强韧机械性质，往往会造成产品硬度及机械性质不足等瑕疵问题。
发明内容
本发明的主要目的，是在于提供一种兼具有高强韧性及高硬度机械性质的抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法。
本发明的一种抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，是包含下列步骤：
(1)将一合金钢线材经过球化退火→浸线→粗抽→制程退火→浸线→精抽的程序。
(2)将经过(1)步骤处理后的线材送入一锻造部品成型机中冲锻，再经一搓牙机搓制形成牙纹以成为一锻造部品。
(3)将该锻造部品加以热处理，该热处理流程为：搓牙后冷锻成型的锻造部品→前洗净→加热保温(温度830～900℃，时间30～120分钟)→第一次回火(温度100～300℃，时间60～130分钟)→第二次回火(温度300～400℃，时间30～150分钟)。
本发明的有益效果在于：在热处理步骤中，于加热保温后再经过两次回火处理，如此就能使锻造部品达到16.9+0.16级的抗拉特性，使其在具备高强度的前提下，还能具有高韧性及高硬度的机械性质，以达到实际使用上的整体要求，能用于制造处理较大尺寸的锻造部品。
附图说明
图1是一种以往锻造部品的制造方法的制造流程示意图；
图2是该以往制造方法的时间与温度关系的简单示意图；
图3是本发明抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法的一较佳实施例的制造流程示意图；及
图4是该较佳实施例的时间与温度关系的简单示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
如图3所示，本发明抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法的较佳实施例，是依照下述步骤进行：
(1)选用一合金钢的线材3，例如SNCM439的镍铬钼钢硬化线材，化学成份含C 0.36～0.43％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.60～0.90％、Ni 1.60～2.00％、Cr 0.60～1.00％、Mo 0.15～0.30％，以符合CNS3935的材料检验规定，并能达到所需的硬化能要求。当然，在材料设计上，也可选用SCM445H(SAE4145H)、SCM445、SCM440、或SCM440H等铬钼钢硬化线材。
(2)将该SNCM439线材3经过两次的球化退火及伸线的程序，使碳化物颗粒变圆变小增加柔软性和延展性，以利于冲锻挤压。其步骤为：球化退火(低于变态温度，约680～700℃)→浸线(酸洗及磷酸盐皮膜)→粗抽(加工量20～30％)→制程退火(600～650℃)→浸线(酸洗及磷酸盐皮膜)→精抽(加工量5％以内)。当然，在退火及伸线处理上，还可因线材的材料组成、粗细及履历等不同的状态，而视情况来增减程序或温度。
上述的球化退火处理：系使钢内的层状或网状碳化物凝聚成为球状，改善钢的机械性质。上述的伸线处理：系抽拉线材使其线径缩小，而于抽制时，层状波来铁与雪明碳铁平行的肥粒铁起滑移变形，且沿雪明碳铁本体的劈开面起微小的龟裂，并切断雪明碳铁使其球状化。
(3)将经过(2)步骤处理后的线材3送入一锻造部品成型机中冲锻成一具有预定外形的半成品，例如螺钉，并经搓牙机于该半成品表面搓制牙纹以成为一锻造部品4。
(4)如图3与图4所示，对该锻造部品4施予热处理，其热处理流程为：冷锻成型的锻造部品→前洗净(先以热水去油污，再以冷水冲洗)→预热(温度550～650℃，时间30～90分钟)→进炉加热保温(温度830～900℃，时间30～120分钟)→第一次回火(使加热保温后的锻造部品降温至温度100～300℃，时间60～130分钟)→第二次回火(再使锻造部品加热至温度300～400℃，时间30～150分钟)。
上述预热处理：是在炉中逐渐加热至600℃左右，时间60分钟，在设计上可视设备而增加或省略此预热制程，例如采用一般固定炉温的加热设备，就需要进行预热制程，而采用连续式可调控炉温的加热设备，就不需要事先预热。
上述加热保温处理：是在炉中逐渐递增、递减或恒温保温，例如可施以860℃、880℃、880℃、880℃、880℃、870℃等六段逐渐加温，时间35分钟，用以将锻造部品组织加热至沃斯田铁安定的温度，并保持至变态为完全沃斯田铁为止，也就是沃斯田铁化处理。
而上述第一次回火处理：是将加热保温后温度850～880℃的锻造部品4，放在温度100～300℃左右的盐浴中淬冷，并维持盐浴恒温120分钟，使锻造部品组织由沃斯田铁变成体心正方(b.c.t)结构的麻田散铁，且在麻田散铁变态完成前，就进行下一制程。本实施例是采用属于中性盐浴剂的恒温加热剂(MQ)。
而上述的第二次回火处理：是将盐浴温度升高至300～400℃，并维持盐浴恒温150分钟，使第一次回火后的锻造部品4组织再进行变态，而后再冷却至室温。在此盐浴过程中，锻造部品4组织会再变成针状下变韧铁，也就是肥粒铁与微细雪明碳铁的非层状组织，而中心部位附近与初变态的麻田散铁也会起回火作用，消除淬火应力，成为回火麻田散铁，也就是为肥粒铁与微细雪明碳铁的混合组织。因此，在第二次回火处理后，锻造部品4组织将成为下变韧铁及回火麻田散铁的混合组织，乃具有高强韧性且高硬度的机械性质。
进一步说明的是，本发明人以SNCM439的镍铬钼钢硬化线材，制成尺寸M36的锻造部品4，并取数支锻造部品4施予上述的热处理制程，经实际试验测量，制成的锻造部品4硬度为50～51HRC，伸长率为16～18％，抗拉强度160～170kgf/mm2，所以借由上述步骤，确能制出具有较佳机械性质的锻造部品4。
由以上可知，本发明具有下列较习知为佳的优点：借由第一次回火，让锻造部品4组织直接变态成为「下变韧铁及麻田散铁」，再直接进行第二次回火，使得锻造部品4组织变成「下变韧铁及回火麻田散铁」的混合组织，「下变韧铁」的机械性质例如韧性、伸长率、抗拉强度……等皆相当优良，而「回火麻田散铁」则能增加强度及硬度，所以锻造部品4能获得更佳的强力韧性与硬度，因此较大尺寸锻造部品4也能适用制成，可具有较佳机械性质。
因此，上述制造方法确可制出抗拉强度160kgf/mm2，且伸长率为16％～21％的高强韧机械性质的锻造部品4，所以可依此更佳机械性质，再一次修正CNS3934标准，以进一步成为最新的标准规范，得到16.9+0.16级的高强力螺丝标准，整数”16”是表示抗拉强度的最小值为160kg/mm2，小数点右方第一位的”9”是表示降伏强度的最小值为抗拉强度的90％，右方的”+0.16”则是表示延伸率最小值达16％，可赋予强力螺钉新的生命，建立新的16.9+0.16级的规范及制造方法，使锻造部品具有高强度及高韧度的机械性质，以达到实际使用上的整体要求。
综观上述，本发明的构造、特征的确能提供一种抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，借由材料的选用及热处理的改善，能制出抗拉特性为16.9+0.16级的高强力、高韧性螺钉，在160kgf/mm2的作用下，伸长率达到16％～21％，而能更新CNS3934的规范，且制成锻造部品4的机械性质具有较佳的强力、韧性与硬度，所以较大尺寸锻造部品4也能适用制成，因此本发明确为一能制出高强度高韧性机械性质的高强韧锻造部品的制造方法，可达成本发明的目的。
Claims (5)
1. 一种抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，包含下列步骤：(1)将一根合金钢线材经过球化退火→浸线→粗抽→制程退火→浸线→精抽的程序；(2)将经过(1)步骤处理后的线材送入一台锻造部品成型机中冲锻，再经一台搓牙机搓制形成牙纹以成为一支锻造部品；(3)将该锻造部品加以热处理，
其特征在于：所述热处理流程是将搓牙后冷锻成型的锻造部品→前洗净→加热保温(温度830～900℃，时间30～120分钟)→第一次回火(温度100～300℃，时间60～130分钟)→第二次回火(温度300～400℃，时间30～150分钟)。
2. 如权利要求1所述的抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，其特征在于：在第(1)步骤中该合金钢线材是SNCM439镍铬钼钢硬化线材、SCM445H铬钼钢硬化线材、SCM445铬钼钢硬化线材、SCM440H铬钼钢硬化线材、或SCM440铬钼钢硬化线材。
3. 如权利要求1所述的抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，其特征在于：在第(3)步骤中的第一次回火，是将加热保温后的锻造部品施予100～300℃的盐浴淬冷，并维持盐浴恒温60～130分钟，使锻造部品变态成所需组织。
4. 如权利要求1所述的抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，其特征在于：在第(3)步骤中的第二次回火，是将经过第一次回火后的锻造部品施予300～400℃的盐浴淬冷，并维持盐浴恒温30～150分钟，使锻造部品变态成所需组织。
5. 如权利要求1所述的抗拉特性16.9+0.16级的锻造部品的制造方法，其特征在于：第(3)步骤在前洗净以后且在加热保温以前，会加入一道预热流程，是将锻造部品放入炉中加热至温度550～650℃，且预热时间为30～90分钟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080813 |