大直徑六角螺栓用超塑性鋼鐵材料的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線材處理領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種大直徑六角螺栓用超塑性鋼鐵材料的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]六角螺栓緊固件作為是最常用、最簡單、最有效的聯(lián)接方式之一，具有悠久的發(fā)展歷史。其具有聯(lián)結(jié)力強(qiáng)、方便拆裝等優(yōu)點，通過標(biāo)準(zhǔn)化，可大批量生產(chǎn)，因此其成本低、價格便宜，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。隨著材料和制造工藝的進(jìn)步，各種材料、各種類型的新型螺栓緊固件大量涌現(xiàn)，并承擔(dān)著更重要的作用。螺栓緊固件在不斷的發(fā)展中被賦予越來越重要的作用，對我們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生越來越深入的影響。
[0003]六角螺栓緊固件由于具有承載能力強(qiáng)、可靠性高、互換性好、使用成本低等特點，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天航空、土木等工程領(lǐng)域。具統(tǒng)計，一節(jié)火車車箱需要緊固件1210個，其中包括155個螺栓、121個螺母、900個鉚釘和許多個其它緊固件，一架洛克霍德C5A運輸機(jī)需用266萬多個緊固件，一輛坦克需用7000多個緊固件。鋼結(jié)構(gòu)建筑被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色建筑之一，螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)結(jié)點的重要連接方式。隨著材料科學(xué)和加工工藝的進(jìn)步，螺栓緊固件也得到了飛速發(fā)展。為了應(yīng)對汽車、摩托車行業(yè)高性能化和輕型化的要求，高強(qiáng)度螺栓得到大量應(yīng)用。在汽車行業(yè)，8.8級以下的螺栓的使用量已經(jīng)十分有限，廣泛采用高強(qiáng)度螺栓。
[0004]目前國內(nèi)用于生產(chǎn)10.9級以上超高強(qiáng)度大直徑六角螺栓的材料有SCM435、35CrMo、40Cr、42CrMo等中碳合金鋼，雖然其擁有良好的力學(xué)性能，但實際生產(chǎn)難題大，問題如下:1.易開裂，成品率低。由于碳和合金成份含量高、材質(zhì)硬，在冷鐓成型時因塑性不夠，易造成其開裂，造成大量的廢品。2.設(shè)備重型化，成本高?，F(xiàn)代高強(qiáng)度螺栓的生產(chǎn)都采用多工位冷鐓機(jī)，在常溫下進(jìn)行。而對于大直徑六角螺栓，其加工變形量大，加上現(xiàn)有材料硬度高、對冷鐓機(jī)噸位要求提高，較低噸位的冷鐓機(jī)無法生產(chǎn)。并且，目前我國市場上，螺栓產(chǎn)品結(jié)構(gòu)非常不合理，一方面普通低強(qiáng)度螺栓市場已經(jīng)飽和、產(chǎn)品大量積壓、生產(chǎn)能力過剩，而另一方面所需要的高強(qiáng)度、大規(guī)格、異形螺栓短缺嚴(yán)重、供不應(yīng)求，長期需要進(jìn)口，而我國在原材料和制作工藝方面都與國際上存在著差距。采購的國內(nèi)原材料的質(zhì)量穩(wěn)定性差、規(guī)格不適宜，影響了螺栓制作的熱處理工藝，在浪費財力、物力的同時，影響了螺栓的質(zhì)量。高強(qiáng)度螺栓鋼的質(zhì)量、尺寸、外形都與國外同類產(chǎn)品存在一定差距。線材的元素含量波動大、差異大、均勻性差，導(dǎo)致螺栓產(chǎn)品熱處理后的心部和邊緣處的性能差異大。
[0005]鑒于此，有必要研究開發(fā)一種大直徑六角螺栓用超塑性鋼鐵材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種大直徑六角螺栓用超塑性鋼鐵材料的生產(chǎn)工藝，其能有效解決現(xiàn)有之大直徑六角螺栓硬度高、塑形不好的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案:
一種大直徑六角螺栓用超塑性鋼鐵材料的生產(chǎn)工藝，包括有以下步驟:
(1)選材:選取合金鋼材料，其化學(xué)組成以質(zhì)量%計含有:0.34-0.37%的C、0.16-0.34%的
510.61-0.89%的胞、0.015-0.025%的？、0.010-0.020%的5、0.91-1.19%的0、0.16-0.29%的Mo，其余為Fe;
(2)球化退火:將合金鋼材料放入氣氛保護(hù)爐中，氣氛保護(hù)爐中添加有保護(hù)氣氛，升溫到穩(wěn)定奧氏體區(qū)，保溫4-6小時，然后再以10°C/小時緩慢冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下20-30°C，保溫3-4小時，再隨爐冷卻至出爐；
(3)酸洗磷化:利用酸溶液去除合金鋼材料表面上的氧化皮，然后對合金鋼材料進(jìn)行磷化處理，使得在線材表面上形成磷化膜；
(4)冷拉:利用拉絲機(jī)對合金鋼材料進(jìn)行拉拔，采取總壓縮率大、部分壓縮率小的原則進(jìn)行，其中總壓縮率2 50%，部分壓縮率< 10%。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述保護(hù)氣氛為甲醇，甲醇?xì)饬髁繛?L/min。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，所述酸溶液包括有鹽酸和磷酸，利用鹽酸去除合金鋼材料表面上的氧化皮，利用磷酸使去除表面氧化皮的合金鋼材料附著一層磷化膜。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知:
經(jīng)過本發(fā)明生產(chǎn)得到的線材其晶粒細(xì)化、等軸化，并在變形期間要保持穩(wěn)定，平均晶粒度2 10級，線材具備超塑性變形能力，球化率2 5級，磷化膜致密均勻，具有較高的潤滑性能，減少設(shè)備損耗30%以上，并且產(chǎn)品直徑I 10.0mm，線材滿足生產(chǎn)10.9級以上六角螺栓要求;產(chǎn)品各項性能明顯優(yōu)于目前市場類似產(chǎn)品，可更好的應(yīng)用于大直徑六角螺栓加工，延長生產(chǎn)設(shè)備和模具的使用性能及壽命，有效降低生產(chǎn)成本，具有良好的市場前景，為公司創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
[0011]為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明之較佳實施例的生產(chǎn)流程示意圖。
【具體實施方式】
[0013]請參照圖1所示，本發(fā)明揭示一種大直徑六角螺栓用超塑性鋼鐵材料的生產(chǎn)工藝，包括有以下步驟:
(I)選材:選取合金鋼材料，其化學(xué)組成以質(zhì)量%計含有:0.34-0.37%的C、0.16-0.34%的
510.61-0.89%的胞、0.015-0.025%的？、0.010-0.020%的5、0.91-1.19%的0、0.16-0.29%的Mo，其余為Fe;材料進(jìn)料檢驗時特別對S、P含量嚴(yán)格控制，對化學(xué)成分偏析，內(nèi)部組織狀況、原始尺寸精度以及各種性能波動的穩(wěn)定性方面更為嚴(yán)格控制，以滿足生產(chǎn)的需要，在鋼鐵材料中加入了 Cr、Mo兀素，可以細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶格，能夠有效地提尚鋼的洋透性和回火抗力，所以可以進(jìn)一步提尚鋼的強(qiáng)度，改善鋼的機(jī)械性能。
[0014](2)球化退火:將合金鋼材料放入氣氛保護(hù)爐中，氣氛保護(hù)爐中添加有保護(hù)氣氛，升溫到穩(wěn)定奧氏體區(qū)，保溫4-6小時，然后再以10°C/小時緩慢冷卻到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下20-30°C，保溫3-4小時，再隨爐冷卻至出爐。所述保護(hù)氣氛為甲醇，甲醇?xì)饬髁繛?L/min。全過程在甲醇?xì)夥罩羞M(jìn)行，以確保其不被脫碳。整個過程關(guān)鍵在于對溫度控制，如果保溫溫度過高，滲碳體就會均勻溶于奧氏體中，從而形成單一均勻的奧氏體組織，按照球化理論，均勻的奧氏體很難轉(zhuǎn)變成球狀滲碳體組織，同理，當(dāng)保溫溫度較低時，滲碳體沒有被充分溶斷，也很難得到球化組織。
[0015](3)酸洗磷化:利用酸溶液去除合金鋼材料表面上的氧化皮，然后對合金鋼材料進(jìn)行磷化處理，使得在線材表面上形成磷化膜。所述酸溶液包括有鹽酸和磷酸，利用鹽酸去除合金鋼材料表面上的氧化皮，利用磷酸使去除表面氧化皮的合金鋼材料附著一層磷化膜。酸洗磷化處理針對鋼材除銹和防銹設(shè)計，具有除銹力強(qiáng)，基體腐蝕性小，耐腐蝕性能好等特點，經(jīng)磷化潤滑后線材耐腐蝕時間大大增加，為后續(xù)加工和運輸提供強(qiáng)有力的保障，同時由于其表面致密性及具有良好的潤滑性，大大的延長了設(shè)備、耗材的使用壽命。并且，工藝在酸洗工序使用鹽酸和磷酸混合酸代替單一的鹽酸有效提高線材的耐腐蝕性能，同時在酸洗槽液中加入少量有機(jī)促進(jìn)劑使酸洗時間縮短一倍以上，降低線材產(chǎn)生輕脆現(xiàn)象的可能性；該工藝在磷化工序前采用羧酸活化線材表面，能有效減少磷化時間并能使磷化膜更加致密均勻同時還能有效降低膜厚降低生產(chǎn)成本。
[0016](4)冷拉:利用拉絲機(jī)對合金鋼材料進(jìn)行拉拔，采取總壓縮率大、部分壓縮率小的原則進(jìn)行，其中總壓縮率^ 50%，部分壓縮率< 10%?？倝嚎s率大，其產(chǎn)生的變形量就越大，鋼絲的內(nèi)部組織被機(jī)械的拉細(xì)、拉碎，產(chǎn)生應(yīng)力值越高，為后續(xù)球化退火提供更多的能量，使球化率提高，塑性提高，同時采取小的部分壓縮率，使加工過程中鋼絲表面加工硬化程度大幅度降低，提尚廣品性能穩(wěn)定性。<