亞溫淬火在緊固件熱處理中的應(yīng)用
    發(fā)布者:yflwzj  發(fā)布時(shí)間:2012-10-12 07:54:27  訪問次數(shù):671

    面對(duì)緊固件材料價(jià)格一路攀升,電力能源危機(jī)日趨嚴(yán)重,緊固件行業(yè)利潤(rùn)越來越微薄,怎樣降低生產(chǎn)成本,優(yōu)化生產(chǎn)工藝,已經(jīng)成為了我們緊固件行業(yè)急待解決的難題。作為一名緊固件熱處理工作者更肩負(fù)不可推卸的責(zé)任。據(jù)這些年粗略統(tǒng)計(jì),中國(guó)熱處理的平均能耗約為1500KW·h/t,而同期世界的先進(jìn)水平達(dá)400KW·h/t,其間的差距不言而喻。亞溫淬火(也叫雙相區(qū)淬火),作為一項(xiàng)較先進(jìn)的理論早已在學(xué)術(shù)界提出。由于我們熱處理工作者在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中過于保守,這項(xiàng)理論并沒有得到廣泛的應(yīng)用。因此,我將本人在這方面取得的經(jīng)驗(yàn)與大家分享!

      本人一直在高強(qiáng)度緊固件生產(chǎn)廠家工作,熱處理車間歷史悠久,對(duì)長(zhǎng)桿件淬火變形有感觸。下面本人就從以下幾方面來說明亞溫淬火的具體應(yīng)用。

      一、熱處理設(shè)備

      本公司的熱處理設(shè)備是由中門子爐業(yè)制造有限公司制造的保護(hù)氣氛電爐。淬火爐分三個(gè)區(qū),總功率75KW,爐內(nèi)氣氛為滴注式甲醇裂解氣;鼗馉t為一個(gè)區(qū),功率45KW。是屬于一種非常傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備。淬火介質(zhì)為循環(huán)流動(dòng)的N a OH水溶液(濃度約為1.5%,溫度約為40℃)。

      二、熱處理產(chǎn)品

      該產(chǎn)品是一種典型的緊固件,為GB/T5789 M8X110,性能等級(jí)為8.8級(jí)(如下圖1)

      生產(chǎn)工藝為:熱軋盤條→球化退火→磷化→拉絲→冷鐓→搓絲→熱處理→校直→電鍍→成品。球化退火組織(如圖2)。

      原材料是由寶山鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)的SWRCH35K,化學(xué)成分如表1:

      三、傳統(tǒng)工藝參數(shù)

      以前本公司的工藝參數(shù):淬火溫度為850±10℃,保溫60分鐘,冷卻介質(zhì)為循環(huán)流動(dòng)的氫氧化鈉溶液(NaoH為1.5%左右,溫度為40℃左右),回度溫度為490±10℃,保溫90分鐘。然而每次回火出來的產(chǎn)品均有部分變形彎曲,不得不挑選、校直,而校直時(shí)難免碰傷成為廢品。也曾將工藝改為熱軋盤條→球化退火→磷化→拉絲→冷鐓→熱處理→校直→滾絲→電鍍→成品,但增加了碾牙的難度,也延長(zhǎng)了制造周期(因搓絲為自動(dòng)搓絲,而滾絲為人工滾絲)。怎樣才能在不增加生產(chǎn)成本的前提下,徹底消除這種現(xiàn)象。于是,我們想到了亞溫淬火,所謂亞溫淬火,就是將亞共析鋼工件加熱到Ac1—Ac3溫度區(qū)間內(nèi)淬火,獲得以馬氏體和鐵素體為主的淬火工藝。該工藝不僅提高了回火后的韌性、降低了回火脆性傾向及冷脆轉(zhuǎn)變溫度,而且消除了回火脆性狀態(tài)的晶間斷裂傾向。經(jīng)多次試驗(yàn),成功地將此理論用于了實(shí)踐,不僅消除了變形超差,而且節(jié)省了大量電能。

      四、新工藝參數(shù)

      淬火溫度為810±10℃,保溫60分鐘,冷卻介質(zhì)為循環(huán)流動(dòng)的氫氧化鈉溶液(NaoH為1.5%左右,溫度為45℃左右),回火溫度為480±10℃,保溫90分鐘,然而回火出來的產(chǎn)品不僅機(jī)械性能合格,而且變形也控制在合格范圍之內(nèi)。

      五、內(nèi)部組織分析

      我們先來看看新工藝淬火組織(如圖3):

      整個(gè)視場(chǎng)由鐵素體和馬氏體組成,而且鐵素體顆粒非常細(xì)小,總含量為5%—8%之間。馬氏體晶粒也非常細(xì)小,幾乎看不見馬氏體針。我們?cè)倏纯丛牧锨蚧M織圖,可以看出球狀珠光體幾乎都分布在晶界附近且非常均勻。螺栓入爐加溫,當(dāng)工件溫度升高至Ac1時(shí),在晶界附近處的球狀珠光體逐漸溶解成奧氏體,隨著溫度的升高,奧氏體區(qū)域逐漸擴(kuò)大。達(dá)到淬火溫度時(shí),只有極少量的鐵素體未溶解成奧氏體,而此時(shí)這些鐵素體呈小島狀或顆粒狀彌散分布在形體各異的奧氏體上。淬火冷卻時(shí),由于冷卻速度足夠快,奧氏體迅速轉(zhuǎn)變成馬氏體,此時(shí)產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。但是由于有少量的硬度很低的鐵素體的存在,它通過變形消減了幾乎全部的組織應(yīng)力,況且,由于淬火溫度降低,也相對(duì)減小了熱應(yīng)力的作用,因而有效地控制了該螺栓的變形問題。接下來,我們?cè)倏纯丛摴ぜ幕鼗鸾M織(如下圖4,由于400倍難以分辨出鐵素體和索氏體)。

      整個(gè)視場(chǎng)由回火索氏體和極少量鐵素體組成,鐵素體絕大部分呈條型薄膜狀(組織應(yīng)力使其變形所致),彌散分布。再抽檢該批次螺栓的機(jī)械性能,不管是硬度、抗拉強(qiáng)度,還是沖擊吸收功,都完全合格(其中斷面收縮率及延伸率還有明顯提高),宏觀硬度也不存在軟點(diǎn)。由于本公司的檢測(cè)設(shè)備有限,其它的性能指標(biāo)無從檢驗(yàn)。但我相信,螺栓的內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)決定了外在的宏觀機(jī)械性能。合理的組織結(jié)構(gòu),必將優(yōu)化各方面性能指標(biāo)。

      總的來說,在未增加任何成本反而節(jié)約了成本的前提下,有效地控制了該螺栓的變形。所以我們不能不承認(rèn)該工藝的合理性、正確性。最后,本人強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)就是應(yīng)用亞溫淬火時(shí),一定要控制好原材料的原始組織,以及掌握好淬火溫度(以便控制好鐵素體的含量及形狀)。

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