CN111424140A - 一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：将工件置于正火炉中，从室温升至500‑550℃，保温1‑5min；继续升温至1000‑1100℃，保温20‑50s；将S1处理后工件置于淬火炉a中，快速降温至400‑450℃，保温20‑40min；然后置于淬火炉b中，快速降温至200‑240℃；将S2处理后工件置于回火炉中，升温至600‑650℃，保温10‑20min，空冷至室温。经过上述热处理工艺后，所得高强度螺栓的抗拉强度可达1340N/mm2以上，断后伸长率达到18％，‑40℃冲击吸收功AKV2达到108J，其强度级别满足10.9级以上。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓技术领域，尤其涉及一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法。
背景技术
高强度螺栓是机械行业使用最为广泛的紧固件，国内目前通常采用40Cr和42CrMo生产高强度螺栓，其强度可达1200MPa，但由于高强度螺栓具有很高的缺口敏感性，当抗拉强度超过1200MPa时，易出现延迟断裂现象，易在杆与头部的过渡处产生延迟断裂和疲劳断裂而导致早期失效。
如何克服上述缺陷从而提高螺栓机械强度，以解决其在强度1200MPa以上出现的早期失效问题，成为本领域工作人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法。
一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：
S1、将工件置于正火炉中，从室温升至500-550℃，保温1-5min；继续升温至1000-1100℃，保温20-50s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，快速降温至400-450℃，保温20-40min；然后置于淬火炉b中，快速降温至200-240℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，升温至600-650℃，保温10-20min，空冷至室温。
优选地，S1中，由室温升至500-550℃的过程中，升温速度为2-4℃/min。
优选地，S1中，由500-550℃升至1000-1100℃的过程中，升温速度为8-10℃/min。
优选地，S1中，所述工件的原材料为42CrMoA合金钢。
优选地，S2中，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+A；其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；A为常数，1100≥A≥1000。
优选地，S2的淬火炉a以油为冷却液。
优选地，S2中，淬火炉b中降温速度为12-16℃/min。
优选地，S2中，淬火炉b中冷却液为水。
优选地，S3中，以10-15℃/min的速度升温至600-650℃。
本发明的技术效果如下所示：
(1)本发明将工件在正火炉中，经过阶梯升温，首先缓慢升温至500-550℃，再次快速升温至1000-1100℃，可促使工件基体均质化，基体可完全变态至奥氏体，工件抗拉强度可达1340N/mm2以上，使用寿命长；
(2)将工件经过加热后，依次经过两次淬火降温，将温度依次快速降温至400-450℃，保温后再次淬火至200-240℃，可有效避免目前快速淬火过程中的非马氏体转变，避免造成变形与开裂现象，本工艺淬火可有效细化晶粒，提高螺栓的淬透性，避免螺栓高强度压力下的变形与开裂现象；
(3)经过上述热处理工艺后，本发明所得高强度螺栓的抗拉强度可达1340N/mm2以上，断后伸长率达到18％，-40℃冲击吸收功AKV2达到108J，其强度级别满足10.9级以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：
S1、将原材料为42CrMoA合金钢的工件置于正火炉中，从室温升至500℃，升温速度为4℃/min，保温1min；继续升温至1100℃，升温速度为8℃/min，保温50s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，以油为冷却液，快速降温至400℃，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+1100，其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；
接着保温40min，然后置于淬火炉b中，以水为冷却液，以12℃/min的速度降至240℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，以10℃/min的速度升温至650℃，保温10min，空冷至室温。
实施例2
一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：
S1、将原材料为42CrMoA合金钢的工件置于正火炉中，从室温升至550℃，升温速度为2℃/min，保温5min；继续升温至1000℃，升温速度为10℃/min，保温20s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，以油为冷却液，快速降温至450℃，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+1000，其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；
接着保温20min，然后置于淬火炉b中，以水为冷却液，以16℃/min的速度降至200℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，以15℃/min的速度升温至600℃，保温20min，空冷至室温。
实施例3
一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：
S1、将原材料为42CrMoA合金钢的工件置于正火炉中，从室温升至520℃，升温速度为3.5℃/min，保温2min；继续升温至1080℃，升温速度为8.5℃/min，保温40s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，以油为冷却液，快速降温至410℃，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+1080，其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；
接着保温35min，然后置于淬火炉b中，以水为冷却液，以13℃/min的速度降至230℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，以12℃/min的速度升温至630℃，保温12min，空冷至室温。
实施例4
一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：
S1、将原材料为42CrMoA合金钢的工件置于正火炉中，从室温升至540℃，升温速度为2.5℃/min，保温4min；继续升温至1020℃，升温速度为9.5℃/min，保温30s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，以油为冷却液，快速降温至430℃，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+1020，其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；
接着保温25min，然后置于淬火炉b中，以水为冷却液，以15℃/min的速度降至210℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，以14℃/min的速度升温至610℃，保温18min，空冷至室温。
实施例5
一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，包括如下步骤：
S1、将原材料为42CrMoA合金钢的工件置于正火炉中，从室温升至530℃，升温速度为3℃/min，保温3min；继续升温至1050℃，升温速度为9℃/min，保温35s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，以油为冷却液，快速降温至420℃，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+1050，其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；
接着保温30min，然后置于淬火炉b中，以水为冷却液，以14℃/min的速度降至220℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，以13℃/min的速度升温至620℃，保温15min，空冷至室温。
对比例
采用申请号为201110370697.8的中国专利一种高强度螺栓热处理工艺进行处理原材料为42CrMoA合金钢的工件，该专利公开日为2013年05月29日。
采用实施例3-5所得螺栓和对比例所得螺栓进行机械性能测试，具体如下：
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例 | |
| 最大力，KN | 1187.36 | 1166.25 | 1223.57 | 980.55 |
| 抗拉能力，N/mm<sup>2</sup> | 1340 | 1380 | 1420 | 1200 |
| 断后伸长率，％ | 15 | 14 | 18 | 9 |
| -40℃冲击吸收功，J | 97 | 101 | 108 | 75 |
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将工件置于正火炉中，从室温升至500-550℃，保温1-5min；继续升温至1000-1100℃，保温20-50s；
S2、将S1处理后工件置于淬火炉a中，快速降温至400-450℃，保温20-40min；然后置于淬火炉b中，快速降温至200-240℃；
S3、将S2处理后工件置于回火炉中，升温至600-650℃，保温10-20min，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S1中，由室温升至500-550℃的过程中，升温速度为2-4℃/min。
3.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S1中，由500-550℃升至1000-1100℃的过程中，升温速度为8-10℃/min。
4.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S1中，所述工件的原材料为42CrMoA合金钢。
5.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S2中，淬火炉a中降温曲线为T＝0.01t2+11t+A，
其中，T为温度，单位为℃；t为时间，单位为min；A为常数，1100≥A≥1000。
6.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S2的淬火炉a以油为冷却液。
7.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S2中，淬火炉b中降温速度为12-16℃/min。
8.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S2中，淬火炉b中冷却液为水。
9.根据权利要求1所述抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法，其特征在于，S3中，以10-15℃/min的速度升温至600-650℃。
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| CN202010314474.9A CN111424140A (zh) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | 一种抗延迟断裂高强度螺栓热处理方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115679227A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 中铁隆昌铁路器材有限公司 | 一种高强度强韧化螺栓及其热处理工艺 |
-
2020
- 2020-04-21 CN CN202010314474.9A patent/CN111424140A/zh not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| CN115679227A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 中铁隆昌铁路器材有限公司 | 一种高强度强韧化螺栓及其热处理工艺 |
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