CN103014551A - 新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其成分质量百分比为:C：≤0.08，Si：≤1.00，Mn：≤2.00，P：≤0.035，S：≤0.030，Ni：24.0-27.0，Cr：13.5-16.0，Ti：1.90-2.23，A1：≤0.35，Mo：≤0.10－1.50，余量Fe和不可避免杂质；其生产工艺：取上述组分原料，经固溶、冷镦成型、再结晶退火、去应力回火、切六角头及搓丝、清洗、稳定化处理、时效处理，其具有高强度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久强度、良好的抗氧化性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及紧固件技术领域，尤其涉及一种新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺。
背景技术
现有技术中，耐热不锈钢按其钢材内部组织特征可分奥氏体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型四类。耐热不锈钢不能进行淬火回火，它的强度只能通过冷作硬化及合金元素强化成沉淀硬化等方法获得。用耐热不锈钢制作的螺栓，由于不能进行淬火回火，其强度受到影响，从而限制了用耐热不锈钢制作的螺栓的应用。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供一种能进行淬火回火，具有高强度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久强度、良好的抗氧化性的新型高温合金耐热不锈钢螺栓。
本发明采用如下技术方案：新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其成分质量百分比为: C：≤0.08 ，Si：≤1.00， Mn：≤2.00，P：≤0.035，S：≤0.030，Ni：24.0-27.0，Cr：13.5-16.0，Ti：1.90-2.23，A1：≤0.35，Mo： 0.10－1.50，余量Fe和不可避免杂质；其生产工艺：取上述组分原料，经固溶、冷镦成型、再结晶退火、去应力回火、切六角头及搓丝、清洗、稳定化处理、时效处理。
它还含稀土元素，其质量百分比为: 稀土元素（Re）0.10-0.30%。
新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，包括下列步骤：
⑴、备料固溶，在995±10℃保温1.5h,然后水冷；
⑵、冷镦成型，在二模二冲（双击整模）冷镦机上冷镦出螺栓的头部和杆部；
⑶、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、滴控式装置控制；
⑷、去应力回火，温度700-710℃，保温2-3h；
⑸、切六角头及搓丝；
⑹、清洗，用碱性溶液洗净磷化膜；
⑺、稳定化处理，温度830-850℃；
⑻、时效处理，温度690-710℃，保温12-16h，空冷，
⑼、着色上蜡得成品。
本发明新型高温合金耐热不锈钢螺栓含有大量的奥氏体稳定化元素，如 铬 、镍、钼、钛等合金元素。铬、镍在奥氏体型耐热钢中，能提高其抗氧化性；钼能提高奥氏体型钢的热强性；钛是比铬更易与碳结合形成稳定碳化物的元素，钛含量1.90%可以使大部分的碳存在于钛的碳化物之中，从而改善钢的抗晶间腐蚀能力。合金添加中有Al等元素，这种材料经过高温处理，并进行长时间的时效后，在组织中析出一种弥散的金属化合物，从而使该材料的抗拉强度提高。
本发明新型高温合金耐热不锈钢螺栓可作为耐热钢使用，这是由于奥氏体的再结晶温度高，铁和其它元素的原子在其中的扩散系数小，故其强化稳定性比铁素体高，用于工作温度高于650℃的发动机耐热紧固件多系奥氏体材料，是以奥氏体型不锈钢为基础添加一些热强性的合金元素而成。它们既可作为耐蚀性使用，也可作为耐热钢使用。
本发明新型高温合金耐热不锈钢螺栓退火状态下塑性和韧性较好，可以进行冷镦成形，切削加工性能和热处理性能良好，可使用到650-700℃，用于耐热、耐腐蚀的受力的发动机壳体螺栓完全可行，具有高强度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久强度、良好的抗氧化性。
本发明新型高温合金耐热不锈钢螺栓的生产工艺中，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。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。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。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。本发明元素铬、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（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〔Ni3Al、Ni3Ti，Ni3（Al﹒Ti）〕碳化物,从而提高室温和高温强度。为了获得一定数量的碳化物使钢强化必须进行调整处理，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。
本发明与现有技术相比，能进行淬火回火，具有高强度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久强度、良好的抗氧化性的优点。
具体实施方式
实施例一：
一种新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其成分质量百分比为: C： 0.07 ，Si： 0.08， Mn： 1.50，P： 0.030，S： 0.030，Ni：25.9，Cr：15.0，Ti： 2.20，A1： 0.30，Mo：1.3，余量Fe和不可避免杂质；其生产工艺：取上述组分原料，经固溶、冷镦成型、再结晶退火、去应力回火、切六角头及搓丝、清洗、稳定化处理、时效处理，具体包括下列步骤：
⑴、备料固溶，在995±10℃保温1.5h,然后水冷；
⑵、冷镦成型，在二模二冲（双击整模）冷镦机上冷镦出螺栓的头部和杆部；
⑶、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、滴控式装置控制；
⑷、去应力回火，温度700-710℃，保温2-3h；
⑸、切六角头及搓丝；
⑹、清洗，用碱性溶液洗净磷化膜；
⑺、稳定化处理，温度830-850℃；
⑻、时效处理，温度690-710℃，保温12-16h，空冷，
⑼、着色上蜡得成品。
实施例二：
一种新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其成分质量百分比为: C： 0.05 ，Si：008，Mn1.50，P：0.03，S：0.025，Ni：26.5，Cr：15.5，Ti：2.00，A1：0.30，Mo：1.05，余量Fe和不可避免杂质；其生产工艺：取上述组分原料，经固溶、冷镦成型、再结晶退火、去应力回火、切六角头及搓丝、清洗、稳定化处理、时效处理，具体包括下列步骤：
⑴、备料固溶，在995±10℃保温1.5h,然后水冷；
⑵、冷镦成型，在二模二冲（双击整模）冷镦机上冷镦出螺栓的头部和杆部；
⑶、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、滴控式装置控制；
⑷、去应力回火，温度700-710℃，保温2-3h；
⑸、切六角头及搓丝；
⑹、清洗，用碱性溶液洗净磷化膜；
⑺、稳定化处理，温度830-850℃；
⑻、时效处理，温度690-710℃，保温12-16h，空冷，
⑼、着色上蜡得成品。
以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的技术人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其成分质量百分比为: C：≤0.08 ，Si：≤1.00， Mn：≤2.00，P：≤0.035，S：≤0.030，Ni：24.0-27.0，Cr：13.5-16.0，Ti：1.90-2.23，A1：≤0.35，Mo： 0.10－1.50，余量Fe和不可避免杂质；其生产工艺：取上述组分原料，经固溶、冷镦成型、再结晶退火、去应力回火、切六角头及搓丝、清洗、稳定化处理、时效处理。
2.根据权利要求1所述的新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其特征在于：它还含稀土元素，其质量百分比为: 稀土元素（Re）0.10-0.30%。
3.根据权利要求1或2所述的新型高温合金耐热不锈钢螺栓及生产工艺，其特征在于，包括下列步骤：
⑴、备料固溶，在995±10℃保温1.5h,然后水冷；
⑵、冷镦成型，在二模二冲（双击整模）冷镦机上冷镦出螺栓的头部和杆部；
⑶、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，滴控式装置控制；
⑷、去应力回火，温度700-710℃，保温2-3h；
⑸、切六角头及搓丝；
⑹、清洗，用碱性溶液洗净磷化膜；
⑺、稳定化处理，温度830-850℃；
⑻、时效处理，温度690-710℃，保温12-16h，空冷，
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