CN101270404B - 特种紧固件的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特种紧固件的生产方法，包括坯件制备—热处理工艺—表面处理工艺—检验入库，本发明采用国产42CrMoA作原料，采用可控气氛调质淬火炉，通过大量的理论指导和试验数据，得到最理想的热处理工艺中淬火、回火的温度和时间，通过对温度和时间的严格控制，对金相的定性研究和对整体机械性能的测试，可以大幅度加强材料的综合性能，再配合特殊表面处理工艺，增加了产品的抗腐蚀性。经检测，采用本发明制备的特种紧固件，其产品机械性能可达8.8级/8及以上，低温冲击性能在-101℃时冲击功达到40J以上，产品的抗盐雾性能可达4000小时以上，具有高强度、抗低温、耐腐蚀的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种紧固件的生产工艺，特别是指一种具有高强度、抗低温、耐腐蚀的特种紧固件的生产方法。
背景技术
用于深海开发和石油化工、化学工业、船舶工业、核电工业、航天工业和特殊环境下设备配套和管道安装过程中的紧固件(螺栓、螺杆、螺母)，在特种环境下如温度较低、盐类对金属的腐蚀严重、建设项目耗资巨大，维护困难，这时要求紧固件在保证机械性能的基础上，要有较强的抗腐蚀性能、耐低温性能以延长其使用寿命，降低维修成本，这就对紧固件提出了很高的要求。因此，应用上述特殊领域和环境下的特种紧固件，需具备抗深海低温环境、抗各种盐类腐蚀、防止H2S应力腐蚀破裂，且性能等级大于等于8.8级的高强度紧固件的技术条件，而要获得具备上述性能参数的特种紧固件，现有的紧固件生产工艺无法满足要求。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高强度、抗低温、耐腐蚀的特种紧固件的生产方法。
本发明为实现上述目的采用的技术方案为，一种特种紧固件的生产方法，包括坯件制备——热处理工艺——表面处理工艺——检验入库，其中：
坯件制备
采用国产30CrMoA、35CrMoA、42CrMoA、B7、40MnMo的任意一种作原料，经原材料检验、冲床下料、锻打、车床平面倒角车外径、磨螺纹坯径、滚丝机滚丝等工序，制备得深海紧固件坯件。
热处理工艺
1、淬火：将制备好的紧固件坯件在淬火炉中，在淬火介质作用下，在气体保护下，匀速升温至800～850℃，恒定保温30～120min后冷却。
①、加热：淬火在连续式可控气氛调质淬火炉中进行，该热处理设备由电脑自动控制，匀速加热至800～850℃，淬火加热曲线参照图2所示；淬火介质优选采用盐水、水、油的任意一种；同时优选采用甲醇作淬火保护气体，由此可以将热处理温度的波动控制在很小的范围内，防止材料表面氧化，从而获得理想的金相组织，进而得到良好的机械性能。
优选在淬火前对坯件表面进行机加工，防止工件脱碳处理，使坯件表面保持光亮。
②、保温：装料后炉温升到加热温度时开始计算保温时间，保温时间按圆钢直径x1.5分钟计算，并按网罩上装料厚度进行修正，调整保温时间有无级调速电机控制范围30～120min，如果材料直径较大可以适当延长保温时间，具体保温时间如表1所示。
表1：圆钢直径与保温时间对照表
| 圆钢直径(mm) | ≤15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
| 保温时间(min) | 25 | 30 | 35 | 45 | 50 | 60 | 68 | 75 | 80 |
③、冷却
如果淬火液的温度过低，接同淬火槽的加热元件，由控制柜温度仪调节其加热，长时间的工作，液体温度超过所需的温度时，通过淬火槽的循环管道上安装的管式和螺旋式交换器来换热降低淬火液的温度。
④、淬火检验
为保证调质后的综合机械性能，材料淬火时应进行试淬，不得产生淬裂、过热等缺陷，淬火裂纹用肉眼检查、淬火过热有定期做金相检验来校正炉温。
2、回火：经淬火后的工件经加热回火，回火温度650～680℃，保温2～2.5小时后冷却。
当回火温度控制在660～680℃，保温时间2.5小时时，试样硬度值较好，高温回火组织主要是回火索氏体，为粒状渗碳体和铁素体基体的混合组织，另外，为了防止第二类回火脆性，回火采用油冷快速冷却，阻止杂质元素及合金元素在原奥氏体晶界的偏聚，以改善组织性能，提高材料韧性。
表面处理工艺
先镀锌或先镀镉，然后将液态特氟隆涂料喷涂于表面，经200度以上烘烤形成保护涂层。特氟隆涂层的涂覆量和涂层厚度如表2所示：
表2：特氟隆涂层的涂覆量和涂层厚度与抗盐雾性能对照表
| 分级 | 涂敷量(mg/dm<sup>2</sup>) | 最小涂层厚度(μm) | 中性盐雾试验(小时)min |
| 1 | 246 | 18 | 2500 |
| 2 | 340 | 25 | 4000 |
由于镀锌层在干燥的空气中，比较稳定，不容易、变色，在水中及潮湿大气中则与氧或二氧化碳作用生成氧化物或碱性碳酸锌薄膜，可以防止锌继续氧化，起保护作用；镀锌层在铬酸或铬酸盐中钝化后，形成的钝化膜不容易与潮湿空气作用防腐蚀能力大大加强；特氟隆涂层具有独特优异的耐低温(-200℃)及介电性能等，它具最好的化学稳定性，除熔融的碱金属、高温和二氟化氛外，尚无其他化学物质能对它产生侵蚀；它还有优良的耐候性，在深海环境下使用寿命较长，特别是自润滑性非常好；另外，它对其他物质几乎不粘附。
本发明的有益效果为：本发明采用国产30CrMoA、35CrMoA、42CrMoA、B7、40MnMo等作原料，采用可控气氛调质淬火炉，通过大量的理论指导和试验数据，得到最理想的热处理工艺中淬火、回火的温度和时间，在该温度下，材料的金相组织满足要求，材料的机械性能达到要求，温度偏高或偏低都会影响材料的金相组织，不能有效的细化晶粒，进而影响材料的机械性能，通过对温度和时间的严格控制，对金相的定性研究和对整体机械性能的测试，采用本热处理工艺可以大幅度加强材料的综合性能，如表3-1、表3-2所示，
表3-1：热处理加热温度、时间与产品机械性能对照表
表3-2：热处理加热温度、时间与产品机械性能对照表
本发明再配合特殊表面处理工艺，增加了产品的抗腐蚀性。经检测，采用本发明制备的特种紧固件，其产品机械性能可达8.8级/8及以上，低温冲击性能在-101℃时冲击功达到40J以上，产品的抗盐雾性能可达4000小时以上，具有高强度、抗低温、耐腐蚀的优点。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的淬火加热曲线图。
具体实施方案
实施例一
参阅图1所示的工艺流程，本发明主要包括坯件制备——热处理工艺——表面处理工艺——检验入库，具体如下：
采用国产42CrMoA为原料，经原材料检验、冲床下料、锻打、车床平面倒角车外径、磨螺纹坯径、滚丝机滚丝，制备得深海紧固件坯件，在淬火前对坯件表面进行机加工，防止工件脱碳处理，使坯件表面保持光亮，然后进行试淬，通过肉眼检查淬火裂纹、定期做金相检验来校正炉温，然后将制备好的紧固件坯件在连续式可控气氛调质淬火炉中，采用盐水作淬火介质，在甲醇保护下，匀速升温至850℃，恒定保温30min后冷却；经淬火后的工件在回火炉中加热回火，回火温度650℃，保温2小时后采用油冷却快速冷却，以组织杂质元素和合金元素在原奥氏体晶界的偏聚，有效地改善组织性能，提高材料韧性；工件经回火冷却后，进行镀锌处理，然后将液态特氟隆涂料喷涂于表面，涂敷量为340mg/dm2，经200度以上烘烤形成保护涂层，即得深海紧固件成品，检验合格后包装入库。
实施例二
本实施例工艺流程如实施例一，所不同的采用水作淬火介质，淬火保温时间为60min。
实施例三
本实施例工艺流程如实施例一，所不同的采用油作淬火介质，淬火保温时间为120min。
实施例四
本实施例工艺流程如实施例一，所不同的回火温度控制回火温度660℃，保温时间2小时。
实施例五
本实施例工艺流程如实施例二，所不同的回火温度控制回火温度670℃，保温时间2.5小时。
Claims (8)
1.一种特种紧固件的生产方法，包括坯件制备——热处理工艺——表面处理工艺——检验入库，其特征在于，以国产30CrMoA、35CrMoA、42CrMoA、B7、40MnMo的任意一种作原料，热处理工艺包括：
①、淬火：将制备好的紧固件坯件在连续式可控气氛调质淬火炉中，在淬火介质作用下，在气体保护下，匀速升温至800～850℃，恒定保温30～120min后冷却；
②、回火：经淬火后的工件经加热回火，回火温度650～680℃，保温2～2.5小时后冷却；
所述表面处理工艺采用先镀锌或先镀镉，然后将再镀特氟隆涂料。
2.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：所述坯件制备包括原材料检验、冲床下料、车床平面倒角、磨螺纹坯径、滚丝机滚丝工序，制备得深海紧固件坯件。
3.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：淬火介质采用盐水、水、油的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：采用甲醇作淬火保护气体。
5.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：在淬火前对坯件表面进行机加工，防止工件脱碳处理，使坯件表面保持光亮。
6.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：在淬火前应进行试淬，并通过肉眼检查、定期做金相检验来校正炉温。
7.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：淬火温度控制在850℃，保温时间60～120min。
8.根据权利要求1所述的一种特种紧固件的生产方法，其特征在于：回火温度控制在660～680℃，保温时间2.5小时。
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Assignee: Zhejiang High Intensity Fastener Co., Ltd. Assignor: Ge Haiquan Contract record no.: 2010330001290 Denomination of invention: Method for producing special fastener Granted publication date: 20100616 License type: Exclusive License Open date: 20080924 Record date: 20100709 |
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Owner name: ZHEJIANG HIGH INTENSITY FASTENER CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: GE HAIQUAN Effective date: 20130427 |
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Effective date of registration: 20130427 Address after: 312081 No. 1158 North Main Road, Keqiao Economic Development Zone, Zhejiang, Shaoxing Patentee after: Zhejiang High Intensity Fastener Co., Ltd. Address before: 312039 Zhejiang province Shaoxing Lizhu Town Industrial Park of Zhejiang high strength fastener factory Patentee before: Ge Haiquan |
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