大规格高强度紧固件在低温工况条件下的性能及生产工艺探讨
高强度紧固件工艺流程演示文稿
高强度紧固件工艺流程
目录
一、原料前处理 二、原料改制 三、冷成型 四、热处理 五、螺纹加工 六、表面处理 七、包装出货
一、原料前处理
1、进料检验
物料确认 由过程检验员确认线材上是否有原钢厂的吊牌， 核对原钢厂吊牌上的信息与进料信息是否一致，内容如下： 钢厂、材质、炉号、重量与线径
四、热处理
2、流程
产品分类
产品试制
条件确定
加热 至工 作温 度
淬火加热 第二区
淬火加热 第一区
碳势控制
淬火加热 第三区
加热至工作 温度0.8以上
淬火加热 第四区
淬火加热 第五区
排程规划 预加热
淬火加热 第六区
生产物 料准备
风干
油槽 淬火
进料 清洗
风干 脫油
清洗 进料
回火加热 第二区
工作温度/保持渗碳区 淬火温度/渗碳区
回火加热 第一区
预加热
风干
清洗
回火加热 第三区
回火加热 第四区
出料
空桶复查
转序品管流程
去磷 进料检查
空桶清洁 空桶检查 空桶转移
四、热处理
2、流程
控制室内的参数控制
四、热处理
2、流程——脱磷
磷会在热处理过程中使整体的材料強度下降, 表面处理品质降
四、热处理
2、流程——上料
四、热处理
2、流程——清洗
3RD STN
2ND STN
1ST STN
CUT OFF
三、冷成型
1、设备、模具及工艺
三、冷成型
1、设备、模具及工艺
三、冷成型
1、设备、模具及工艺
三、冷成型
高强度铝或铝合金紧固件及其制造方法与设计方案
本技术创造提供一种高强度铝或铝合金紧固件及其制备方法，获得的紧固件具有2μm以下的晶粒尺寸；杆部晶粒流线呈纵向排布，晶界以小角晶界为主。
本技术创造在保持较高塑性的同时，力学性能得到显著提升。
权利要求书1.一种高强度铝或铝合金紧固件，具有2μm以下的晶粒尺寸；杆部晶粒流线呈纵向(与杆部轴向平行)排布，晶界以小角晶界为主。
2.根据权利要求1所述的一种高强度铝或铝合金紧固件，其特征在于，所述紧固件杆部分布有亚晶粒。
3.根据权利要求1所述的一种高强度铝或铝合金紧固件，其特征在于，所述紧固件头部晶粒密度大于杆部晶粒密度，且头部和杆部交界处具有晶粒富集区。
4.一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，包括对原材料进行预压处理的步骤，所述预压处理为使原材料一次或多次通过一段角形弯折通道，优选为3-5次。
5.根据权利要求4所述的一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，其特征在于，所述角形弯折通道的转角呈90°-135°圆角，最优为126°±5°。
6.根据权利要求4所述的一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，其特征在于，原材料通过所述角形弯折通道前，自第二次起，使其相对于前一次进入通道时绕轴旋转一定角度。
多次通过时，以总旋转角度不小于360°为佳。
7.根据权利要求4所述的一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，其特征在于，原材料通过所述角形弯折通道的速率为0.1mm/s以下，优选为10-4-10-2mm/s。
8.根据权利要求4所述的一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，其特征在于，所述角形弯折通道的直径比紧固件目标产品的杆部标准直径略大，以大1±0.5mm为佳。
9.根据权利要求4所述的一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，其特征在于，所述预压处理过程中，可以施加润滑和/或进行冷却。
10.根据权利要求4所述的一种高强度铝或铝合金紧固件的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在预压处理后，对原材料进行终压成型的步骤。
45CrNiMoVA高强度钢的低温切削实验研究中期报告
45CrNiMoVA高强度钢的低温切削实验研究中期报告本次研究旨在探究45CrNiMoVA高强度钢在低温环境下的切削行为特性，为其在航空航天、核电、海洋工程等领域的应用提供理论依据。
实验设计：本实验采用等温淬火工艺制备45CrNiMoVA高强度钢样品，采用硬度试验检测其硬度值，并采用SEM技术观察其组织结构。
在低温环境下，采用常用的切削工艺，测量45CrNiMoVA高强度钢材料的切削力，绘制出切削力随时间变化的曲线，并对比不同切削速度下的切削力变化情况。
同时，对切削过程中产生的铁屑样品进行形貌分析。
实验结果：通过实验，探究了45CrNiMoVA高强度钢在低温环境下的切削行为特性。
首先，从实验结果看，45CrNiMoVA高强度钢样品经过等温淬火后，硬度值达到了58HRC左右，具有高强度、高硬度的特点。
同时，在SEM 观察下，钢材的组织结构细密、均匀，表明45CrNiMoVA高强度钢具有良好的物理性能，能够满足在航空航天、核电、海洋工程等领域中的使用要求。
其次，通过切削实验，得出45CrNiMoVA高强度钢在低温环境下的切削力随着时间变化的曲线。
随着切削速度的增大，切削力也随之增大。
另外，在切削过程中，产生的铁屑样品也呈现出不同的形貌特征，其中不同切削速度下磨损形态会有所不同。
结论：通过本次研究，表明45CrNiMoVA高强度钢具有较好的物理性能和机械性能，在低温环境下进行切削加工存在一定困难度，需要结合特定的切削参数，以确保切削加工的高效、精度和稳定性。
该研究结果为45CrNiMoVA高强度钢的应用提供了理论依据，可为工程实践提供有益的指导。
大规格高强度钢材低温力学性能研究
大规格高强度钢材低温力学性能研究作者：李姗姗杨权来源：《科学与财富》2020年第31期摘要：2008年，在我国南方各省，突然爆发了大雪灾，由于覆冰造成的塔身偏重和钢材强度不足等原因，导致输电铁塔的大规模倒塌，造成大面积的停电，不仅给人民生活带来极大的不便，还对我国的经济建设造成了极大的损失[1]。
说明我国迫切的需要增强输变电技术的研究，来提高我国铁塔的制造质量和制造水平。
为了加强铁塔承载能力，同时减轻塔重、特高压输电线路铁塔的塔材采用低合金高强钢，如Q345、Q420和Q460等钢材，可以加强铁塔的承载能力、减轻铁塔的重量、节省铁塔钢材的消耗，从而提高经济效益。
关键词：输电铁塔;高强钢;低温;力学性能;焊接工艺引言输电线路是电力系统的大动脉，在保障民生和经济社会发展等方面发挥着重要作用。
为了避免供电系统被破坏，输电线路应当安装相应的防护设施。
在雷雨天气时，高压雷电流会破坏电力设备与输电线路稳定运行，所以提高输电线路的耐雷水平十分必要。
1國内现状架空输电线路跨越高速铁路需同时满足电力行业和铁路行业的相关规范、规程要求，现行架空输电线路设计规范和高速铁路技术规程均未对输电线路跨越高铁设计安全可靠性进行明确规定，致使各种跨越高铁的输电线路的安全可靠性参数要求不统一。
现行的架空输电线路设计规范《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）自2010年实施，该版本为电力部门总结2008年雪灾经验教训，广泛征求多方意见，经过深入研究，由《110kV～500kV 架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999）发展而来。
新旧标准在影响架空输电线路结构安全的主要因素气象条件（风荷载、覆冰荷载）的取值上有所不同，在线路结构重要性系数取值上也不同，高速铁路技术规范则在跨越高速铁路的输电线路可靠性方面也未进行具体的规定。
因此，本文综合电网和铁路行业相关规范及规定文件，研究电力线路跨越高速铁路安全运行影响力的评价标准体系。
4.影响高强度紧固件品质的工艺因素
影响高强度紧固件品质的工艺因素
冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%-80%,为此要求 钢材必须具有良好的塑性。当钢材的化学成分一定时,金 相组织就是决定塑性优劣的关键性因素。通常认为粗大片 状珠光体不利于冷镦成形,而细小的球状珠光体可显著地 提高钢材塑性变形的能力。 对高强度紧固件用量最多的中碳钢和中碳合金钢,在 冷镦前进行球化(软化)退火,以便获得均匀细致的球状珠光 体,以更好地满足实际生产的需要。 对中碳钢盘条软化退火而言,其加热温度多选择在该 钢材临界点上下保温,加热温度一般不能太高,否则会产生 三次渗碳体沿晶界析出,造成冷镦开裂;而对于中碳合金钢 的盘条采用等温球化退火,在Ac1+(20~30℃)加热后,炉冷 到略低于Ar1(约700℃)等温一段时间,然后炉冷至500℃左 右出炉空冷。钢材的金相组织由粗变细、由片状变球状, 冷镦开裂率将明显减少。
影响高强度紧固件品质的工艺因素
滚(搓)压螺纹是指利用塑性变形使螺纹成形的加工方 法。它是用带有和被加工螺纹同样螺距和牙型的滚压(搓 丝板)模具,一边挤压圆柱形螺坯,一边使螺坯转动,最终将 滚压模具上的牙型转移到螺坯上,使螺纹成型的。 滚(搓)压螺纹加工的共同点是滚动转数不必太多。如 果过多,则效率低,螺纹牙型表面容易产生剥离现象或者是 乱扣（和斜螺纹）现象。反之,如果滚动转数太少,螺纹直 径容易失圆,滚压初期压力异常增高,造成模具寿命缩短。 , , 滚压螺纹常见的缺陷:螺纹部分表面裂纹或划伤、乱 扣、螺纹部分失圆。这些缺陷若大量发生,就会在加工阶 段被发现。如果发生的数量较少,生产过程注意不到这些 缺陷就会流通到用户,造成麻烦。因此, 应归纳加工条件的 关键问题,在生产过程中控制这些关键因素。
影响高强度紧固件品质的工艺因素
毛坯切料后,送到镦粗整形工位。该工位可提高毛坯的 质量,可使下一个工位的成型力降低15%~17%,并能延长 模具寿命；制造螺栓可采用多次缩径。 为了顺利实现冷镦成型工艺,各种冷镦机、特别是多工 位冷镦机应满足以下要求。 A、用半封闭切料工具切割毛坯,最简单的方法是采用套筒式 切料工具;切口的角度不应大于3°;而当采用开口式切料 工具时,切口的斜角可达5~7°。 B、短尺寸毛坯在由上一个工位向下一个成型工位传递过程 中,应能翻转180°。这样能发挥自动冷镦机的潜力,加工 结构复杂的紧固件,提高零件精度。 C、在各个成型工位上都应装有冲头退料装置,凹模均应带有 套筒式顶料装置。
提高低合金高强度钢Q345D低温冲击功的工艺研究
钢号
R e / Rm / A
Z
A KV2
A KV2
M Pa M Pa (% ) (% ) ( - 20∀ ) / J ( - 40∀ ) / J
470 Q 345D ! 275 ~
630
! 22 ! 50
! 80
! 50
2 制造工艺
采用 EBT + LF /VD精炼方式, 炉料由二级及 二级以上废钢、返回碳素钢料头、生铁、海绵铁等 组成。 EBT 氧化后出钢, 包中预脱氧及部分合金 化, 进行 LF /VD吹氩精炼, 出钢前弱搅拌, 出钢镇 静后采取模内充氩和氩气保护浇注, 钢锭脱模后 热送锻压厂。在车底式燃气炉中加热, 加热温度 为 1 200~ 1 250∀ , 加热时严格按照钢锭加热规 范执行, 升温速度均匀, 保温时间满足工艺要求。 出炉后直接在 14 MN精锻机上锻造成型, 精锻机 锻造严格控制拉打速度和变形量, 始锻温度控制 在 1 150~ 950∀ 之间、终锻温度 !850∀ 。锻后立 即入炉。并根据技术条件要求, 制定了集细化晶 粒、消除应力、扩氢等目的为一体的锻后正回火制 度, 工艺曲线见图 1。锻后正回 火力学性能结果 见表 3。从表 3可知, 锻件低温冲击性能不合格。
按照改进工艺生产的 Q 345D 锻件, 化学成分 见表 6。晶粒度均在 8~ 9级之间, 见图 6、图 7所 示 , 力学性能见表 7, 完全满足客户要求, 且低温
图 2 317910 1 T iN 分布形貌 100 % F igure 2 m orpho logy of T iN d istr ibu tion,
钢号 C S i Mn S P V A l T i
1. 00
0. 02
Q 345D
超高强度钢的冷变形成形与力学性能研究
超高强度钢的冷变形成形与力学性能研究超高强度钢是最近研究的热点之一，其应用领域非常广泛，包括航空、汽车、船舶、架桥、建筑和能源等方面。
由于其具有高强度、高韧性、良好的可焊性和强抗环境腐蚀等特点，超高强度钢在工业界中越来越受到关注。
本文对超高强度钢的冷变形成形和力学性能进行探讨。
1. 超高强度钢的冷变形超高强度钢的冷变形是一种非热加工技术，通过对钢材进行冷却处理，使其变得更加硬度和强度，通常采用拉拔工艺。
拉拔是将材料通过一系列套在一起的模具中拉拉过去，使得钢材变形，达到工艺目的。
在这个过程中，为了使钢材变形更加均匀和细腻，需要控制好拉拔速度和拉拔力。
超高强度钢的拉拔变形过程是非常复杂的，需要对几个方面进行研究和掌握。
首先，需要对超高强度钢的成分进行分析，以便确定适合的拉拔变形过程。
钢材中含有各种元素，包括铁、碳、锰、硅、硫和磷等。
不同的元素含量对钢材的力学性能有着不同的影响，因此需要对这些元素进行分析和对比。
其次，需要确定拉拔变形的参数，包括拉拔速度、拉拔力和拉拔力曲线。
这些参数决定了钢材的冷变形程度和成形效果。
为了达到最佳的变形效果，需要对这些参数进行合理的设计和优化。
最后，需要对拉拔变形过程中的微观结构变化进行研究。
这些变化包括晶粒细化、奥氏体结构改变和相变等。
理解这些微观结构变化对于控制和优化拉拔变形过程是非常重要的。
2. 超高强度钢的力学性能超高强度钢具有很好的力学性能，其中包括高强度、高韧性、高耐磨性和高耐蚀性等。
这些性能是由钢材的化学成分、微观结构和物理性质所决定的。
首先，超高强度钢的高强度是由其成分中的碳和其他合金元素共同作用所致。
碳元素可以使钢材硬度增加，而其他合金元素可以提高钢材的强度和韧性。
其次，超高强度钢的高韧性是由奥氏体和贝氏体相的存在所决定的。
奥氏体是一种通过加热和冷却处理得到的钢材结构，具有很好的强度和塑性；贝氏体则是一种通过拉拔变形得到的钢材结构，具有很好的强度和韧性。
高强度紧固件的制造工艺
高强度紧固件的制造工艺高强度紧固件是一种用于连接和固定机械设备的特殊零件，它们承受着很大的力和振动负荷。
高强度紧固件的制造工艺是确保其性能和质量的关键。
高强度紧固件的制造一般包括以下几个步骤：1. 材料选择：高强度紧固件的制造通常采用高强度合金钢材料，如40Cr、35CrMo等。
这些材料具有较高的强度和韧性，能够满足紧固件在使用过程中的要求。
同时，材料的选择也需要考虑到紧固件的使用环境和温度等因素。
2. 热处理：热处理是高强度紧固件制造的一个重要步骤，它能够提高紧固件的强度和硬度。
常用的热处理方法包括淬火、回火和正火等。
通过热处理，可以改变材料的组织结构，得到均匀的组织和理想的硬度分布，提高紧固件的强度和韧性。
3. 切削加工：紧固件的制造过程中需要进行各种形状的切削加工，如车削、铣削、钻削等。
这些切削工艺可以用于制造紧固件的外形和孔径等部分，确保紧固件的尺寸和形状精度。
4. 成形加工：成形加工是指通过冷镦、热锻和冷锻等方法，将材料加工成为紧固件的形状。
成形加工可以提高紧固件的强度和硬度，并改变其内部组织结构和性能。
5. 表面处理：高强度紧固件通常需要进行表面处理，以提高其抗腐蚀性能和耐磨性。
常用的表面处理方法包括镀锌、镀镍、磷化和氮化等。
这些表面处理方法可以形成一层保护膜，保护紧固件不受外界环境的侵蚀。
6. 检测和质量控制：紧固件的制造过程中需要进行各种检测和质量控制措施，以确保产品的质量。
常用的检测方法包括尺寸检测、力学性能测试、金相分析和超声波检测等。
通过这些检测方法，可以检验紧固件的尺寸精度、强度和韧性等指标，确保其满足设计和使用要求。
在整个高强度紧固件的制造过程中，各个工艺步骤需要严格控制，以确保紧固件的性能和质量。
通过科学合理的制造工艺，可以提高紧固件的强度、硬度和使用寿命，确保其在各种严苛工况下的安全可靠性。
不仅如此，制造工艺的不断创新和优化，也可以提高制造效率和降低成本，满足市场的需求。
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大规格高强度紧固件在低温工况条件下的性能及生产工艺探讨
一、范围
总所周知，在低温环境下，金属材料的力学性能和物理性能均会受到不同程度的影响（性能下降）。
低温概念范围有点模糊，本文以-40℃至-50℃为温度范围，高强度紧固件以M48、M56规格作为探讨对象。
二、低温对金属材料力学性能的影响
下图是最常见的低温韧脆转变温度示意图，常见于冲击类标准、规范和各类书籍中。
低温韧脆转变温度示意图
低温对合金钢材的力学指标影响非常大，随着温度的降低，其抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、断后伸长率、规定非比例延伸0.2%
应力、A KV2冲击性能等均会有不同程度的降低，弹性模量会有不同程度的增加，一般不会超过10%，并趋于稳定。
冷脆断裂属于脆性破坏，断前无明显伸长、弯曲、缩颈等塑性变形特征，断口平整，在力学特性上呈现出非线性特征。
冷脆断裂行为时间短危害大，目前尚无有效手段对其进行预判。
注：并非所有金属材料在低温下都有低温冷脆现象，是否会发生冷脆现象跟金属材料的晶格类型有关，限于篇幅，这方面就不展开说了。
针对温度变化对强度的影响，前人做了大量的试验，并根据实验数据结果推导出合金钢材的屈服强度、抗拉强度和冲击功随温度变化的近似公式：
上述公式可以看出，屈服强度、抗拉强度和冲击功都随温度降低而降低，且根据大量文献中提及的实测数据，实测屈服强度的下降速率大于抗拉强度下降速率，即屈强比也随着温度降低而降低。
塑性指标伸长率和断面收缩率也都随温度降低而降低。
热处理介质、降温速度
三、大规格高强度螺栓热处理工艺
高强度螺栓的生产工艺过程中，螺纹辊牙是关键工艺之一，螺纹辊牙俗称制丝、滚牙。
螺纹辊牙一般有两种方法，一是先热处理再辊牙，二是先辊牙再热处理。
很多人知道先辊牙再热处理成本相对低一些，但是不是很明白两种方法对螺栓机械性能的影响，下列分别从VDI 2230和GL 2010两个规范来浅谈两种辊牙方法后高强度螺栓疲劳极限之间的区别。
五、总结
受本人水平和篇幅的限制，不足之处请各位多多提出、指正。
在低温工况条件下，大规格高强度紧固件的性能研究及生产工艺研究远远不止上述的内容，还有诸多的地方值得探究，例如夹杂物、晶粒度、合金元素、蠕变、冲击取样位置、偏析、氢脆和脱碳层影响等等。
本文仅抛砖引玉，希望能够吸引更多同仁对低温工况条件下高强度紧固件的性能和生产工艺关注与探讨。
金属材料弹塑性原理是一样的，故本篇探讨不但对低温下高强度螺栓设计及生产制造有一定参考作用，且对钢构件、预应力钢筋、预应力钢绞线等其他金属构件低温型产品的设计及生产制造也有一定参考作用。