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)。