CN103173694A

CN103173694A - 耐高温紧固件及其制作方法

Info

Publication number: CN103173694A
Application number: CN2011104607274A
Authority: CN
Inventors: 张兆璋; 张成利; 张义为; 赵萍丽; 夏盛斌; 黄玉龙
Original assignee: Factory No7412 Of Zhoushan
Current assignee: Factory No7412 Of Zhoushan
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: CN103173694B

Abstract

本发明公开了一种耐高温紧固件及其制作方法，其中耐高温紧固件由合金材料制成，该合金材料的组份和含量为：碳0.06％～0.08％，硅0.8％～1％，锰1.8％～2％，磷0.015％～0.035％，硫0.01％～0.03％，镍24％～27％，铬13.5％～16％，钒0.1％～0.5％，钼1％～1.5％，钛1.9％～2.35％，铝0.15％～0.35％，硼0.001％～0.01％，其余为铁。其中耐高温紧固件的制作方法，包括以下步骤：选取材料；加热后冷却、冷镦成型；搓丝；保温后自然冷却；表面处理。本发明的优点在于本紧固件能增强制品的抗氧化性和稳定性，因此生产出来的紧固件有很强的抗氧化性、稳定性和塑性；而本制作方法具有工艺简单，操作安全，且软化处理能加强合金材料的硬度与塑性，因此生产出来的紧固件塑性好，硬度大，强度高。

Description

耐高温紧固件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种机械制作技术领域，尤其指一种耐高温紧固件及其制作方法。

背景技术

现有技术中，一种申请号为CN201010106938.3名称为《一种高强度紧固件用线材钢及其生产方法》的中国发明专利涉及一种紧固件用线材钢及生产方法，其成分及重量百分比：C：0.39～0.48，Si：0.15～0.35，Mn：0.30～0.90，Cr：0.60～1.20，Als：0.010～0.07，P≤0.035，S≤0.035，其余为Fe及不可避免的杂质；生产方法：用洁净钢工艺冶炼并连铸成坯，在精炼中加入Si-Ca线；将连铸坯加热至980～1080℃；粗轧，控制其变形量在70～80％；中轧：控制其变形量在80～90％；预精轧：控制其变形量在65～75％；水冷至1000～1020℃；精轧：控制其变形量在60～90％；二次水冷至800～900℃；进行吐丝；采用气雾混合方式冷却到相变初始温度即Ar3及以上的50℃范围内；继续冷却，当冷却到400～500℃时，自然冷却到环境温度。但是，一般合金材料中，铬的含量占12％以上时，紧固件制品才会有很强的抗氧化性，而该紧固件的合金材料中，铬的配比不足，因此生产出来的紧固件抗氧化性差，而且该紧固件的合金材料中又没有加入能增加制品稳定性的镍，从而使得合金材料无法固溶强化，因此生产出来的紧固件稳定性差，塑性差，且强度不高，而且该耐高温紧固件的制作方法中，需经过多道加工，才能制成所需规格的紧固件，由此可见，该制作方法操作繁琐，加工不方便，所以，该耐高温紧固件的配比和耐高温紧固件的制作方法有待于进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种塑性好，强度高，抗氧化性强且耐磨性能好的耐高温紧固件。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种工艺简单，加工方便，操作安全的耐高温紧固件的制作方法。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为一种耐高温紧固件，由合金材料制成，其特征在于：所述合金材料的组份和含量为：碳0.06％～0.08％，硅0.8％～1％，锰1.8％～2％，磷0.015％～0.035％，硫0.01％～0.03％，镍24％～27％，铬13.5％～16％，钒0.1％～0.5％，钼1％～1.5％，钛1.9％～2.35％，铝0.15％～0.35％，硼0.001％～0.01％，其余为铁。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：本紧固件制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、选取上述组份中的合金材料，将选好的合金材料置于常温下进行冷拔，冷拔成所需规格的加工件材料；

二、将加工件材料置于890～990℃的温度下加热，再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；

三、将冷却至常温的加工件材料置于冷镦模具中，冷镦成所需规格的成型件；

四、将冷镦后的成型件置于搓丝机中搓成所需规格的成型紧固件；

五、再将成型紧固件置于704～760℃的温度下保温10～16小时，然后置于空气中自然冷却；

六、将自然冷却后的成型紧固件进行表面处理，即为成品。

作为改进，上述步骤一中，冷拔次数为四次或四次以上，且在第三次冷拔前与最后一次冷拔后，分别对冷拔后的合金材料进行软化处理。

再改进，上述步骤三中，冷镦模具由耐腐蚀、抗粘连的硬质合金材料制成。

再改进，上述步骤三中，在加工件材料冷镦时，冷镦模具中加入能使加工件材料表面光洁、粗糙度好的冷镦油。

再改进，上述步骤二中，当成型紧固件的加热温度为940～990℃时，保温时间为0.5～1.5小时。

再改进，上述步骤二中，当成型紧固件的加热温度为890～940℃时，保温时间为1.5～2.5小时。

再改进，上述步骤六中，表面处理为电镀。

再改进，上述电镀为镀铜或镀二硫化钼。

与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明的优点在于本紧固件的合金材料中，铬的含量为13.5％～16％，钼的含量为1％～1.5％，镍的含量为24％～27％，钒的含量为0.1％～0.5％，铬能增强制品的抗氧化性，钼能起到固溶强化的作用，镍能增加制品的稳定性，钒能起到沉淀强化的作用，并增加钢的高温强度，因此生产出来的紧固件有很强的抗氧化性、稳定性和塑性；本发明的制作方法工艺简单，操作安全，适用于生产耐热的不锈钢紧固件，本制作方法中，当合金材料第三次冷拔前与最后一次冷拔后，分别对冷拔后的合金材料进行软化处理，以此来加强合金材料的硬度与塑性，因此生产出来的紧固件塑性好，硬度大，强度高，而且冷镦成型时在冷镦模具中加入特殊的冷镦油，从而使得冷镦出来的产品光洁度高，粗糙度好，且能防止产品在冷镦的过程中与模具粘连，另外，将搓丝后的成型紧固件进行热处理，能加强制品的抗破损强度和耐高温性，因此紧固件制品的塑性和耐高温性均获得加强，制品的机械强度增高，硬度也增大。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图1所示，本实施例的耐高温紧固件，由合金材料制成，所述合金材料的组份和含量为：碳0.06％，硅0.8％，锰1.8％，磷0.015％，硫0.01％，镍24％，铬13.5％，钒0.1％，钼1％，钛1.9％，铝0.15％，硼0.001％，铁56.664％。

本耐高温紧固件的制作方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

二、将加工件材料置于890～940℃的温度下加热，保温时间为1.5～2.5小时，再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；或者，将加工件材料置于940～990℃的温度下加热，保温时间为0.5～1.5小时；再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；

六、将自然冷却后的成型紧固件进行表面处理，即为成品。

本实施例中，步骤一中的冷拔次数为四次或四次以上，且在第三次冷拔前与最后一次冷拔后，分别对冷拔后的合金材料进行软化处理，步骤三中的冷镦模具由耐腐蚀、抗粘连的硬质合金材料制成，而且在加工件材料冷镦时，冷镦模具中加入能使加工件材料表面光洁、粗糙度好的冷镦油，步骤六中的表面处理为镀铜或镀二硫化钼。

实施例二：如图1所示，本实施例的耐高温紧固件，由合金材料制成，所述合金材料的组份和含量为：碳0.07％，硅0.9％，锰1.9％，磷0.025％，硫0.02％，镍25％，铬14.5％，钒0.3％，钼1.25％，钛2％，铝0.25％，硼0.005％，铁53.78％。

本耐高温紧固件的制作方法，包括以下步骤：

二、将加工件材料置于900℃的温度下加热，保温时间为2小时，再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；或者，将加工件材料置于980℃的温度下加热，保温时间为1小时；再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；

六、将自然冷却后的成型紧固件进行表面处理，即为成品。

实施例三：如图1所示，本实施例的耐高温紧固件，由合金材料制成，所述合金材料的组份和含量为：碳0.08％，硅1％，锰2％，磷0.035％，硫0.03％，镍27％，铬16％，钒0.5％，钼1.5％，钛2.35％，铝0.35％，硼0.01％，铁49.145％。

本耐高温紧固件的制作方法，包括以下步骤：

二、将加工件材料置于950℃的温度下加热，保温时间为1.5小时，再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；或者，将加工件材料置于8980℃的温度下加热，保温时间为1.2小时；再将加热后的加工件材料用冷水迅速冷却至常温；

六、将自然冷却后的成型紧固件进行表面处理，即为成品。

以下对本实施例进一步说明：

耐热不锈钢紧固件是采用特殊的耐热材料(即上述的合金材料，以下同)，经拉拔(即上述的冷拔，以下同)——表面处理——冷镦——搓丝——热处理——表面处理等工序后，达到一定的强度及耐热性能，保证其在高温工作环境时的使用要求的一类特殊紧固件，主要应用在蜗轮增压器及汽车排气管等高温工作环境的部件连接处。因其使用条件恶劣，工作环境温度可高达700℃，故对耐高温紧固件及加工工艺均有特殊要求。

1、材料：原材料选用沉淀硬化型耐热钢06Cr15Ni25Ti2MoAlVB(GB/T1221-2007)(即上述的合金材料，以下同)，该材料等效于GH2132(GB/T14992-2005)

表1：化学成分：(％)

说明：本厂实际使用材料在以上化学元素中必须进行优选，即在以上各化学元素允许范围内均有一个最佳值，此时合金材料的加工性能和使用性能均达到最理想状态。

2、冷拔：(或叫拉丝)

钢厂出厂的材料是热轧盘元，即毛料(即上述的合金材料，以下同)，这种材料需冷拔成冷镦模具所要求尺寸和光度的成品丝(即上述的加工件材料，以下同)，同时也要达到冷镦所需的硬度和塑性。由于冷拔的加工余量是有限的，所以需经过多次的冷拔加工，才能达到所要求的尺寸。

此外，由于每冷拔一次，材料(即上述的合金材料，以下同)都会产生冷作硬化，所以在第三次冷拔前材料必须进行热处理中的软化处理，同时在最后一次冷拔到所需尺寸后也必须进行这种软化处理，使材料硬度、塑性达到冷镦工艺要求。

这道工序中，拉拔余量，拉拔次数，软化处理的工艺参数(温度、保温时间、冷却速度)等，均由本厂反复实验、摸索而得到的。

3、冷镦成型：本工序是将冷拔后的成品丝送入冷镦模具中经多个模具冷镦，逐步形成最终所要求的形状、尺寸和精度。

由于本产品材料不同于一般碳钢件，其具有较强的塑性以及粘连性，所以对冷镦工艺和模具(即上述的冷镦模具，以下同)提出以下特殊要求：

(1)模具材料：模具用特殊的合金材料制作而成，该合金材料必须具有耐磨损、抗粘连的性能，经本厂研究，本发明中的模具使用一种特殊的硬质合金制作而成。

(2)冷镦用润滑油(即上述的冷镦油，以下同)：由于模具必须具有抗粘连和使用寿命长的优点，同时要求冷镦出来的工件(即上述的成型件，以下同)表面光洁、粗糙度好，经本厂研究，本发明中，冷镦时使用一种特殊的冷镦油，以达到以上目的。

因材料具有良好的塑性，相应的冷镦成型的性能会较差，因此对原材料(即上述的合金材料，以下同)的固溶处理和拉拔处理提出了更高的要求。相应的冷镦时成型模具(即上述的冷镦模具，以下同)所用合金与常规碳钢产品模具所用合金也有所不同，需使用专用的不锈钢产品(即上述的加工件材料，以下同)用合金制作成型模具，其硬度高于常规硬质合金，配合专用不锈钢润滑油(即上述的冷镦油，以下同)，可防止不锈钢产品在冷镦过程中发生粘连等现象。

4、搓丝：冷镦出来的半成品(即上述的成型件，以下同)，除螺纹形状、尺寸外，其余均已达到产品图纸要求。此半成品必须经搓丝机在冷镦好的丝坯上搓丝，以达到螺纹的形状、尺寸和精度的产品图纸要求。

本工序具有以下特殊性：

(1)由于本产品材料塑性不同于一般碳钢件，所以搓丝前的丝坯尺寸必须作一定的调正(尺寸放大)。

(2)搓丝时，使用特殊的润滑油，以达到工件表面光洁度好、搓丝板使用寿命延长的目的。

5、热处理：经搓丝后的产品(即上述的成型紧固件，以下同)尺寸、形状均已达到图纸要求，但硬度、机械强度和耐高温性能还未达到要求，因此必须进行热处理。冷镦、搓丝成型后的产品，在不同的温度/时间下进行固溶处理后(982℃的温度下加热1小时，然后迅速冷却/899℃的温度下加热2小时，然后迅速冷却)，再进行时效处理(704/760℃的温度下保温12～16小时，然后空冷)。通过以上不同形式的组合能增强产品的抗破损强度，使产品获得更好的塑性和更高的强度。时效处理后的产品可达到10.9级的性能要求，硬度HRC32-39，抗拉强度最小为1040Mpa，满足客户强度和温度的要求。

6、表面处理：因产品在高温环境下使用，所以必须对产品进行表面处理，保证其良好的拆卸性能，通常使用镀铜、二硫化钼或EM6340等，通过这样的表面处理可保证产品在高温使用环境时不与相配合件发生粘连的现象。

Claims

1.一种耐高温紧固件，由合金材料制成，其特征在于：所述合金材料的组份和含量为：碳0.06％～0.08％，硅0.8％～1％，锰1.8％～2％，磷0.015％～0.035％，硫0.01％～0.03％，镍24％～27％，铬13.5％～16％，钒0.1％～0.5％，钼1％～1.5％，钛1.9％～2.35％，铝0.15％～0.35％，硼0.001％～0.01％，其余为铁。

2.根据权利要求1所述的耐高温紧固件的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、选取权利要求1中的合金材料，将选好的合金材料置于常温下进行冷拔，冷拔成所需规格的加工件材料；

六、将自然冷却后的成型紧固件进行表面处理，即为成品。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤一中，冷拔次数为四次或四次以上，且在第三次冷拔前与最后一次冷拔后，分别对冷拔后的合金材料进行软化处理。

4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤三中，冷镦模具由耐腐蚀、抗粘连的硬质合金材料制成。

5.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤三中，在加工件材料冷镦时，冷镦模具中加入能使加工件材料表面光洁、粗糙度好的冷镦油。

6.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤二中，当成型紧固件的加热温度为940～990℃时，保温时间为0.5～1.5小时。

7.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤二中，当成型紧固件的加热温度为890～940℃时，保温时间为1.5～2.5小时。

8.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述步骤六中，表面处理为电镀。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：所述电镀为镀铜或镀二硫化钼。