CN111363893A - 一种超高强度紧固件的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高强度紧固件的制造工艺，创造性的采用极普通的国产即有钢材20MN2和30MN2，运用工艺：淬火→冷却→球化退火→冷镦搓丝→热处理(加热，急冷，回火)→清洗→表面处理(发黑，镀锌或镍)→防蚀处理，制造出外企使用极其优质的钢材制作的超高强度紧固件，打破进口高强度紧固件的垄断地位，性价比极高，填补国内空白。目前我国紧固件生产有规模企业，一般生产10.9级及以下级别的紧固件，12.9级的国标已有，但能生产制造的企业几乎没有。超高强度螺母与超高强度螺栓配套使用，力学及物理性能类同，制造工艺相同。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高强度紧固件的制造工艺，涵盖了机械制造业包括铸、锻、镦、金加工，涉及金属学、金相学、材料力学、热处理技术。创造性的采用极普通的国产即有钢材(例如：20Mn2和30Mn2)，运用一种特殊的热处理工艺，做出国外企业使用极其优质合金钢材才能制作的超高强度紧固件，填补这一技术领域国内空白。
背景技术
在电子产品、冶金、化工、建筑、轨道交通、航天、航空等行业所应用的机电设备、工装和工具都要用到紧固件，并且对高强度的螺栓、螺钉、螺柱和螺母紧固件技术性能的要求很高。目前我国紧固件生产的规模企业，一般生产10.9级及以下级别的紧固件，通常采用高强度材料制造。高强度螺栓的螺杆、螺帽和垫圈，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等制作。12.9级的国标已有，但能生产制造的企业很少，绝大多数依赖进口。例如美国UNBRAKO公司生产的UNBRAKO牌高强度紧固件，广泛用于我国钢铁、有色金属、电力、汽车、机械设备、电气仪表、环境设备等生产制造型企业，原材料受限，价格过高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，创造性的采用极普通的国产即有钢材，运用独特的工艺，制造生产出国外企业使用极其优质的钢材才能制作的超高强度紧固件。
为解决上述技术问题，本发明采用的方案如下：
一种超高强度紧固件的制造工艺，在亚共析钢范围内钢种20Mn2或30Mn2。
工艺方案：淬火→冷却→球化退火→冷镦搓丝→热处理(加热，急冷，回火)→清洗→表面处理(发黑，镀锌或镍)→防蚀处理。
上述技术方案中，进一步地，所述M12以下规格紧固件，选用20Mn2。
上述技术方案中，进一步地，所述M12～M20以下规格紧固件，选用30Mn2。
上述技术方案中，进一步地，所述工件在等温720℃球化退火4小时后随炉冷却至500℃以下出炉空冷。
上述技术方案中，进一步地，所述工件回火温度根据钢材成分中含锰量及含碳量上限而定，控制在360±20℃。
上述技术方案中，进一步地，所述选用钢种20Mn2在盐浴炉加热温度控制在880℃～900℃。
上述技术方案中，进一步地，所述选用钢种30Mn2在盐浴炉加热温度控制在860℃。本发明所具有的有益效果：
在各行业向高、精、尖，轻盈化、智能化发展阶段，特别是军工、航天、航空、航海、高铁、地铁均能运用到性价比极高的国产化超高强度紧固件，节省大量外汇。
本发明创造性的采用极普通的国产即有钢材，制造出性能等同甚至超过外企优质钢材制成的高强度紧固件，打破进口高强度紧固件的垄断地位，填补国内空白，性价比极高，战略意义非凡。
附图说明
图1为M12以下规格的高强度紧固件，用20Mn2钢的制造工艺图。
图2为M12～M20以下规格的高强度紧固件，用30Mn2钢的制造工艺图。
具体实施方式
如图1，M12以下规格，用材料20Mn2钢；
在盐浴炉加热时，淬火加热温度控制在880℃～900℃；
球化退火(等温720℃4小时)后随炉冷却至500℃以下出炉空冷。
出炉淬火；出炉后工体可散在铁丝栅网上，将铁丝栅网一起淬入水中，当所发嘶嘶声快结束时，取出栅网(工件此时约200～300℃)空冷。
冷镦搓丝；
回火处理：空气中冷透的工件应及时回火，回火温度根据钢材
成分中含锰量及含碳量上限还是下限而定。一般控制在360±20℃，工体回火后硬度在45～47HRC，清洗。
表面处理：发黑或电镀锌或镍，最后用盐酸清洗。
防蚀处理。
如图2，M12～M20以下规格，用材料30Mn2钢；
在盐浴炉加热温度控制在860℃；
球化退火(等温720℃4小时)，然后随炉冷却至500℃以下出炉空冷。
出炉淬火；出炉后工体可散在铁丝栅网上，将铁丝栅网一起淬入水中，当所发嘶嘶声快结束时，取出栅网(工件此时200～300℃)空冷。
冷镦搓丝；
回火处理：空气中冷透的工件应及时回火，回火温度根据钢材成分中含锰量及含碳量上限而定，控制在360±20℃，清洗。
防蚀处理。
表面处理：发黑或电镀锌或镍，最后用盐酸清洗。
本发明超高强度紧固件制造工艺的设计及技术要求遵循国家标准GB/T3098.2,GB/T 3098.4，及国标(ISO898.J-1999)中设计标准及规范，并依据ISO898.J-1999《碳钢和合金钢制造的紧固件机械性能第一部分.螺栓、螺钉和螺柱》通过了国家标准件产品质量监督检验中心检验，检测数据如下：
| 检测项目 | 标准规定 | 检测结果 |
| 硬度试验HRC | 39～44 | 43.0 |
| 抗拉强度/MPa | ≥1220 | 1450 |
| 断后伸长率/％ | ≥8 | 12.5 |
本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明的基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明保护范围内。
Claims (7)
1.一种超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，在亚共析钢范围内选用20Mn2或30Mn2的钢材制作紧固件，经过淬火、冷却、球化退火、冷镦搓丝、热处理、清洗、表面处理和防蚀处理。
2.根据权利1要求所述超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，M12以下规格的所述紧固件选用所述20Mn2钢材。
3.根据权利1要求所述超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，M12～M20以下规格的所述紧固件选用所述30Mn2钢材。
4.根据权利1要求所述超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，所述紧固件经等温720℃球化退火4小时，然后随炉冷却至500℃以下出炉空冷。
5.根据权利1要求所述超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，所述紧固件回火温度在360±20℃之间。
6.根据权利1或2要求所述超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，采用20Mn2钢材的所述紧固件在盐浴炉加热温度控制在880℃～900℃之间。
7.根据权利1或3要求所述超高强度紧固件的制造工艺，其特征在于，采用30Mn2钢材的所述紧固件在盐浴炉加热温度控制在860℃。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200703 |
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