專利名稱：低碳錳鈮鋼緊固件冷塑強(qiáng)化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬工件冷熱加工工藝的改進(jìn)，特別適用于汽車、拖拉機(jī)等車輛高強(qiáng)度螺栓、螺母高強(qiáng)度緊固件及小軸桿件的生產(chǎn)制造。
在本發(fā)明以前，國內(nèi)外對3.8級高強(qiáng)度螺栓的生產(chǎn)一般仍采用中碳調(diào)質(zhì)(淬火加高溫回火)強(qiáng)化制造，此工藝不僅設(shè)備投資大，能耗高，工藝復(fù)雜，同時產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定，經(jīng)常產(chǎn)生淬火軟點(diǎn)，硬度不均，氧化脫碳變形開裂等缺陷，尤其是有的螺栓公稱尺寸大部分處于“危險淬火尺寸”范圍之內(nèi)。淬火裂紋極易發(fā)生，其裂紋率平均30%左右，造成大批廢品。
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)工藝的不足之處，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，選擇和設(shè)計(jì)一種能滿足國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的理想的材料和工藝方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一、正確選定適合于冷塑變形強(qiáng)化的原材料。根據(jù)金屬材料微合金化、冷塑強(qiáng)化和時效沉淀強(qiáng)韌化三位一體的復(fù)合強(qiáng)韌化技術(shù)理論基礎(chǔ)，正確地選擇了冷塑形變強(qiáng)化的原材料低碳錳鈮鋼-熱軋形材作為制作高強(qiáng)度螺栓螺母的材料。二、優(yōu)化設(shè)計(jì)低碳錳鋼冷拔強(qiáng)化，冷塑性變形強(qiáng)化工藝方案。我們選用的方案之一是選用直徑12毫米的14MnNb鋼控軋線材分別拔制成直徑11.5毫米至7.5毫米等十多種不同直徑的冷拔料，并分別進(jìn)行機(jī)械性能檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，做出冷塑變形特性曲線，從而確定出最佳的塑變量和變形工藝方案。三、正確地選擇時效處理方法。對于冷塑變形試棒分組進(jìn)行不同溫度，不同時間的時效處理方法，選擇了加熱溫度自150℃至450℃的10多個溫度點(diǎn)，加熱時間1-4小時的不同時間，并根據(jù)結(jié)果，繪制時效溫度與機(jī)械性能關(guān)系圖表，從而確定出最佳的時效溫度和時間。經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定了低碳錳鈮鋼高強(qiáng)度螺栓螺母冷塑強(qiáng)化總的工藝流程為低碳錳鈮鋼形材料冷塑強(qiáng)化→下料→時效處理→校直→平頭倒角→齊總長→倒角→精磨→滾絲→發(fā)蘭→入庫。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是一、采用低碳錳鈮鋼成形的控軋線材經(jīng)過冷塑變形使工件成型而不需要進(jìn)行熱處理調(diào)質(zhì)即能達(dá)到高強(qiáng)度螺栓螺母所需求的綜合機(jī)械性能。完全可以達(dá)到GB3038.1-82《緊固件機(jī)械性能》所規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。二、其冷塑變形方式可采用冷拔、冷墩或冷擠壓變形，其變形次數(shù)可采用一次或多次形變成型。其冷塑形變量為10-44%。三、時效強(qiáng)韌化處理最佳的加熱溫度為200℃-400℃，時效時間為1-3小時。四、本發(fā)明與傳統(tǒng)的制作工藝相比，比傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)工藝減少了調(diào)質(zhì)、粗磨、探傷及冷拔酸洗4道工序，節(jié)省了工序，降低了消耗，并且減少了廢品損失，按生產(chǎn)一萬件螺栓計(jì)算可比傳統(tǒng)工藝凈增效益1800元，對于一個年產(chǎn)1500萬件螺栓的中型工廠來說可純增效益270萬元。
本發(fā)明不僅可以在高強(qiáng)度螺栓、螺母緊固件生產(chǎn)廠家進(jìn)行推廣，同時還可以廣泛地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)比較簡單的桿軸件，由于省去了調(diào)質(zhì)熱處理工序，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)廠家也可應(yīng)用此項(xiàng)發(fā)明生產(chǎn)高強(qiáng)非標(biāo)緊固件。
發(fā)明人的一個實(shí)施例是應(yīng)用14MnNb控軋鋼線材采用冷拔強(qiáng)化，時效強(qiáng)韌化等上述工藝過程，生產(chǎn)制造的492Q缸蓋螺栓，經(jīng)河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所全面檢測，產(chǎn)品質(zhì)量完全合格，經(jīng)用戶試用，受到用戶北京內(nèi)燃機(jī)總廠的好評。下面是北京內(nèi)燃機(jī)總廠對我廠14MnNb缸蓋螺栓與45＃鋼缸蓋螺栓性能檢測對比結(jié)果。
492缸蓋螺栓<Mn>實(shí)物的機(jī)械性能表
權(quán)利要求
1.低碳錳鈮鋼緊固件冷塑強(qiáng)化工藝，其特征是將成型的熱軋型材經(jīng)過冷塑變形使工件成型，其冷塑形變量為10-44%形變強(qiáng)化后，再經(jīng)過時效強(qiáng)韌化處理，其最佳的時效溫度為200℃-400℃，時效時間為1-3小時，工件經(jīng)時效處理后然后進(jìn)行精磨、滾絲和發(fā)蘭等后序工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的工藝，其特征在于所述的冷塑變形，其變形方式可采用冷拔，冷墩或冷擠壓變形，其形變次數(shù)可采用一次或多次形變成型。
全文摘要
本發(fā)明采用低碳錳鈮鋼冷塑強(qiáng)化制造高強(qiáng)度螺栓螺母等緊固件，各項(xiàng)性能完全可以達(dá)到GB3098。1-82所規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)，且機(jī)械性能優(yōu)于中碳鋼調(diào)質(zhì)件。采用本發(fā)明不僅可以節(jié)省價格昂貴的熱處理設(shè)備投資，降低能耗，從根本上避免了因調(diào)質(zhì)而產(chǎn)生的大批廢品，而且可省去四道生產(chǎn)工序，具有非常明顯經(jīng)濟(jì)效益的社會效益。
文檔編號C21D8/06GK1047698SQ90103330
公開日1990年12月12日 申請日期1990年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月30日
發(fā)明者孫桂芬, 謝瑞生, 劉振邦, 費(fèi)金元 申請人:河北高強(qiáng)度螺絲廠