汽车紧固件热处理工艺技术及其发展_张先鸣
汽车零部件的热处理工艺
汽车零部件的热处理工艺嘿，朋友们！咱今儿来聊聊汽车零部件的热处理工艺，这可真是个超级重要又超级有趣的事儿啊！你想想看，汽车就像一个庞大的机械怪兽，而那些零部件就是它的筋骨和血肉。
热处理工艺呢，就像是给这些筋骨和血肉来一场神奇的魔法变身！比如说齿轮吧，那可是汽车传动系统里的关键角色。
要是没有经过合适的热处理，它可能就像个软脚虾，没跑多久就累趴了。
但是经过热处理后呢，它就变得坚硬无比，能在各种路况下勇往直前，就像个钢铁战士！再看看那些轴啊、连杆啊之类的，它们得承受多大的力量和压力啊！要是热处理不到位，它们说不定啥时候就“咔嚓”一声断掉了，那可不得了。
但是一旦经过精心处理，它们就能像大力士一样，扛起汽车前进的重任。
那热处理工艺到底是怎么一回事呢？其实啊，就像是给零部件做一次特别的“桑拿”。
把它们放到高温的环境里，让它们好好地“蒸一蒸”，然后再用合适的方式冷却下来。
这一热一冷之间，零部件的性能可就大不一样啦！就像咱人锻炼身体一样，经过锻炼后会更强壮。
零部件经过热处理，也会变得更耐磨、更耐腐蚀、更有韧性。
这可不是随便说说的，这是经过无数次实践和研究得出的结论。
你说要是热处理温度太高了会怎么样？那可就糟糕啦，就像烤面包烤焦了一样，零部件可能就废掉啦！那要是温度太低呢？嘿嘿，那效果就大打折扣咯，就像没烤熟的面包，半生不熟的可不好吃也不好用啊！而且啊，这冷却的过程也很关键呢。
就像跑步完了不能马上冲凉水澡一样，零部件冷却也得慢慢来，不然也会出问题的。
咱再说说热处理的方法吧，那可真是五花八门。
什么退火啦、淬火啦、回火啦等等。
每种方法都有它独特的作用和效果。
退火就像是给零部件做一次温柔的按摩，让它们放松下来，消除内应力。
淬火呢，则像是给零部件打了一针兴奋剂，让它们瞬间变得超级厉害。
回火呢，就是给刚打完兴奋剂的零部件来个缓冲，让它们稳定下来。
你说这热处理工艺神奇不神奇？这可都是技术人员的心血和智慧啊！他们就像魔法师一样，用各种奇妙的手段让那些小小的零部件变得无比强大。
汽车零部件的热处理
第三节 汽车零件的感应热处理
• 目前，实施感应淬火的汽车零件主要是传递动力 转矩的汽车轴类零件，如曲轴、半轴、花键轴、 传动轴、凸轮轴以及各种销轴类零件。
传感技术和计算机技术在生产中的应用
对渗碳热处理工艺参数，如温度、时间、碳势、 淬火过程以及动作程序完全自动控制，甚至可 以根据零件的技术要求、材料牌号及特性等， 系统可以自动生成工艺，实现智能控制。国内 汽车零件渗碳热处理生产线的特点有：
计算机控制在渗碳处理中的应用
（1）工业计算机对炉温、碳势、自动线动作程序 的监控与数据自动采集。 （2）对自动线渗碳热处理工艺过程的自动跟踪与 监控，实现渗碳工艺仿真与优化和零件渗碳质量 的预测。 （3）对炉内温度、碳势和动作的实时显示及控制， 系统故障自动诊断、显示及报警。 （4）生产工艺全过程在线自动显示、记录、保存、 建档，建立可追踪的热处理质量管理系统。根据 需要可以查询数月或数年前的生产记录。
第五节 免退火冷镦钢 和非调质钢
• 一般冷镦钢为了保证冷成形性能，材料需 要预先进行球化退火处理。所谓免退火冷 镦钢，就是通过对冷镦钢化学成分的调整， 轧制过程中控制轧制和冷却技术，使珠光 体部分球化、变态，减小冷成形过程中的 变形抗力，可以直接用于冷镦成形。由于 免去球化退火，既有显着节能效果，又缩 短了生产周期，是节能经济型新材料。
• 齿轮最终热处理后得到的组织为： • 表面至心部M回+碳化物颗粒+Ar--M回+Ar，完全淬透时
心部组织为低碳M回+F，未淬透时则为F+S。
高强度螺栓氢脆问题研究
高强度螺栓氢脆问题研究张挺;赵峥;倪莉;孙国峰【摘要】本文从氢脆断裂机理、基本特征、氢脆断裂的影响因素及氢脆试验方法等方面概述了高强度螺栓氢脆断裂失效的问题.并结合螺栓的使用要求,对未来高强度螺栓氢脆问题的研究方向和发展趋势提出了探讨和展望.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2016(030)007【总页数】5页(P28-32)【关键词】高强度螺栓;氢脆断裂;机理与特点;检测与试验【作者】张挺;赵峥;倪莉;孙国峰【作者单位】浙江国检检测技术股份有限公司,浙江海盐314300;中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司,上海200000;浙江国检检测技术股份有限公司,浙江海盐314300;浙江国检检测技术股份有限公司,浙江海盐314300【正文语种】中文【中图分类】TH131.3;TG115高强度螺栓是工业连接的基础件，广泛应用于各行各业，其主要的作用就是紧固和连接被连接件。
高强度螺栓在服役过程中发生氢脆断裂是较为常见的失效模式［1］，由于氢脆断裂的延迟性和隐蔽性，事先难以通过常规检查程序发现螺栓是否会发生氢脆断裂［2］，所以其危害性比其他断裂形式更大。
文献资料表明高强度螺栓氢脆更是对钢结构行业、电力路桥行业、汽车行业、航空航天领域造成过严重的损失［3-7］。
因此，高强度螺栓的氢脆问题也一直是很多科研院所研究热点，包括研究氢含量与氢脆断裂的关系，螺栓轴力用于氢脆的关系，螺栓材料与氢脆的关系，氢脆断裂的规律，氢脆的预防等［8，9］，但是目前这些研究成果在实际工程构件的氢脆失效预防上的应用还不多，高强度紧固件的氢脆问题仍然十分突出。
本文对目前存在的主要氢脆断裂机理进行归纳，分析氢脆断裂的基本特征和规律，重点探讨高强度螺栓氢脆断裂的影响因素，讨论如何在螺栓制造和使用中避免氢脆的发生，同时归纳总结对比氢脆的检测方法，寻找出最优的检测方法，便于及时发现氢脆，避免螺栓在使用过程中发生氢脆断裂而失效，为广大紧固件设计者和使用者提供参考。
影响高强度紧固件品质的工艺因素
量很大 ， 承受 的变形 速度 也很 高 ， 因此 ， 对
冷 镦 钢 原 料 的性 能 要 求 十 分 严 格 。
在长期 生产实践 和用户使 用调研 的基 础 上 ， 合 Ｇ ／ ６７ － １８ （ 结 Ｂ Ｔ ４ ８ ９ ６（ 冷镦 钢 技术 条件 、 Ｂ ｑ ９ － １９ （ Ｇ ／＇ ９ ９ ９ 优质 碳素 结构 钢》 ６
ｓ 能强化 铁素体 ，促使 冷成形性 能降 ｉ 低， 材料延伸 率下 降定 为 Ｓ ≤Ｏ３ ％。Ｓ Ｐ ｉ ． ０ 、
为 杂 质 元 素 ，它 们 的存 在 会 沿 晶界 产 生 偏 析 ， 致 晶界 脆 化 ， 害 钢 材 的机 械 性 能 ， 导 损 应 尽 可 能 降 低 ， 定 为 Ｐ≤Ｏ０ ０ ， ．３％ Ｓ≤
冷 镦 钢 盘 条 去 除氧 化 铁 皮 工 序 为 剥
壳、 除鳞 、 有机械除鳞和化学酸洗两种 方法。 用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序 ， 既提
高 了生 产 率 ， 减 小 了环 境 污染 。此 除 鳞 过 又 程包 括 弯 曲法 （ 遍 使 用带 三 角形 凹槽 的 圆 普
沉 头螺钉 、内六 角圆柱头螺 栓采用冷 镦工 艺生产 时 ，钢材 的原始组织 会直接影
Ｂ含硼 量 最大值 均 为 ００ ５ ， ． ％ 因为硼 ０
元 素虽 然 具 有 显 著提 高钢 材 淬透 性 等作
１ — ３
一
维普资讯
《 固件技 术 ＞ 紧
２０ ０ ６年第用 ， 同时会 导致钢 材脆性增加 。 但 含硼量 过
及 日标 Ｊ Ｇ ５ ７ １９ 《 顶 锻 用 碳 素 钢 Ｉ ３０－ ９ １ 冷 Ｓ 盘条》 的特 点 。以 ８ ． 、． 螺 栓 螺 钉 的 ８级 ９８级 材料 要 求 为 例 ， 种 化 学 元 素 的确 定 。 各 Ｃ含 量 过 高 ， 成 形 性 能 将 降 低 ， 低 冷 太 则 无 法 满 足 零 件 机 械 性 能 的要 求 ，因 此 定
汽车耐热钢紧固件材料及热处理工艺
图14原方案缸盖顶面温度场5结论本文通过CFD及有限元热机耦合相结合的方法，找到一种有效降低气缸体两缸之间温度的设计方案，为后续改进设计提供了帮助。
同时获得了气缸体、气缸盖的温度场，可以提供给计算气缸体、气缸盖等零部件的强度提供边界。
参考文献:[1]白曙，姜树李，陈煜，董非.柴油机冷却系统的数值模拟[J].机械设计与制造，2010（6）.[2]喆叶伊苏，辛.车用柴油机冷却水套的CFD分析与优化[J].柴油机，2009（1）.[3]楼狄明，高杨，谭丕强，于伟峥.非道路用柴油机缸体冷却水流场试验与CFD分析[J].车用发动机，2008（z1）.内燃机与配件牌号热处理工艺螺栓抗拉强度/MPa硬度/HV ML06Cr15Ni25Ti2MoAlVB ML04Cr11Nb ML41CrMoV ML21CrMoV 14Cr17Ni2NiCr20TiAl 固溶温度：970~990℃水冷或空冷；时效温度：710~730℃空冷或缓冷退火温度：730~750℃空冷或缓冷淬火温度：880~910℃油冷；回火温度：670~710℃淬火温度：900~930℃油冷；回火温度：680~720℃淬火温度：960~1000℃水或油冷；回火温度：650~700℃固溶温度：1050~1090℃空冷或水冷；时效温度：830~860℃+690~720℃二次时效、空冷950~1150≤485850~1000700~850861~10341000~1300287~367180~285272~320225~272253~304320~417表3耐热钢紧固件技术要求及热处理工艺牌号典型的热处理制度螺栓抗拉强度Rm/MPa螺栓屈服强度R P0.2/MPa 断后伸长率A/%断面收缩率Z/%ML06Cr15Ni25Ti2MoAlVB （GH2132）ML04Cr11Nb ML41CrMoV ML21CrMoV 14Cr17Ni2（1Cr17Ni2）NiCr20TiAl （GH4080A ）+AT+P+A +QT +QT +QT +AT+P900~1150≤485850~1000700~850861~10341000~1300600270700550690≥600152014160.25d 12/604560//表2耐热钢紧固件室温性能基本数据注：①14Cr17Ni2相当于JIS G 4303SUS431，NiCr20TiAl 相当于ASTM B637UNS 07080。
机械零件热处理加工技术工艺研究
机械零件热处理加工技术工艺研究发布时间：2021-12-03T08:22:15.076Z 来源：《城镇建设》2021年第19期作者：张颖[导读] 随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，张颖中冶重工（唐山）有限公司河北省唐山市 063000摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，工业实力也不断地提升。
工业的发展离不开机械设备的运作，机械是由各种零部件组成的，因此，零件的质量直接的决定了设备的性能和寿命长短。
为了使机械设备能够更好地投入使用，要加大对零件质量的把控力度，在零件制造的过程中结合新型的热加工处理技术手段，更好地进行温度控制，使零件制作符合设备需求，减少以往人力加工过程中存在的不足，提升零件制造加工的效率与质量，带动工业产业的精细化发展。
关键词：机械零件；热处理；加工技术；工艺引言热处理加工技术的使用，不仅能够在很大程度上优化机械加工零件的温度控制水平，与此同时，还能够使得零件的加工效果获得显著的改善。
1在机械零件加工中应用热处理加工技术的重要性热处理加工技术是时代发展的产物，尤其是在机械零部件加工过程中被广泛应用，实践证明，它具有非常重要的作用，而且使用方法比较严格。
零部件加工不合格会导致销售数量下降，严重的还会给使用者带来不容估量的损失，因此引入热处理技术可以有效地降低这种加工的“不合格”现象，为企业的经济收益提升做好铺垫，从而提升企业的市场竞争力。
同时，热处理加工技术还能有效提升机械零件加工的速度，利用更短的时间创造更多合格零件，为机械生产提供优质服务。
2机械零件热处理加工技术工艺2.1预热环节处理要点分析要想使机械零部件的生产效果获得显著的改善，并在生产过程当中不断优化其精准度，同时降低材料变形现象发生的概率，相关人员就必须首先使用热处理技术，来对所要加工的零部件进行有效的预热处理。
由于不同的机械加工零件本身存在着不同的组织结构，因此在技术人员对其进行切削的过程中，往往会受到一定的硬度限制。
氢脆失效危害巨大，它是如何发生的，生产过程中如何预防？
氢脆失效危害巨大，它是如何发生的，生产过程中如何预防？一、氢脆的概念及机理氢脆是工程失效分析中经常提到的一个术语。
顾名思义，它是由氢引起的金属材料的脆化。
其机理是氢原子沿晶界进驻晶界并向内扩散并聚集，并在应力作用下最终导致沿晶界开裂，从而导致金属材料最终产生脆性断裂。
与氢脆相关联的另一种失效模式是应力腐蚀。
氢脆机理非常复杂，氢脆断裂现象多种多样。
国内外氢脆理论有很多种，如位错钉扎理论、晶界聚集理论、氢气泡理论、脆性相理论等。
迄今为止，还没有统一的理论能够解释所有的氢脆现象。
但从理论上讲，氢不仅能使金属材料变脆，也能使金属材料变韧，即氢能致软化也能硬化。
在失效分析中，特别是在断裂分析中，裂纹并不总是以脆性的形式出现，而是也会以韧窝断裂的形式出现。
二、氢的来源及其在金属中的存在形态金属材料中氢的来源一般有两种。
一种是内氢，也就是材料内部含有的氢，其来源有：1.金属材料在冶炼、焊接或熔铸的时候导致内部残留的氢；2.金属材料在化学及电化学处理过程中，如电镀、酸洗时，进入金属内部的氢。
另一种是环境氢，即外来的氢。
零件或构件处于含氢的环境中工作，简称“临氢”。
金属材料在含氢的高温气氛中加热时，进入金属内部的氢。
氢在金属中的存在形态有如下几种：溶解氢：以间隙原子状态固溶于金属中的氢[H]；化合氢：形成各种氢化物；TiH、NiH、VH、ZrH、NbH等分子氢：气态H2存在于金属内部的气孔、裂缝中；氢还可以与各种合金元素溶质原子、晶体缺陷、各种化合物相发生程度不同的结合。
如与位错结合成为Cottrell气团。
三、氢脆的种类及其特征1. 氢蚀（氢+第二相→高压气体）发生氢鼓泡的温度较高，在205－595℃。
例如碳钢在300－500℃的高压氢气氛中工作，氢与钢中的碳结合生成CH4而断裂。
反应公式：H+C=H4C。
宏观断口形貌呈氧化色，颗粒状；微观断口晶界明显加宽，呈沿晶断裂。
2. 白点（发裂）通常发生于大型钢锻件中。
零部件热处理与表面改性新技术应用
离 子注 入结 合 同步扩 散传 质 ，实现 在超 低温 下 高传 质 效 率的 表面 处理 各种 汽车 零部 件 。等 离子 体源 渗氮 技 术 是低 温 、低 压表 面改性 金 属材料 的 新方 法 ，与等 离 子 体渗 氮 对 比实验 （ 在 相 同的等 离子 体参 数 、工 艺条 件 下 ），证 明 了等 离子 体源 渗 氮技术 具 有 “ 低能 离子 注入一 同步热 扩散 ” 的主 要传 质机 制 ，等离 子体 热化
应＞ １ ０ ４ ＭＰ ａ ・ ％，具有良好的综合力学性能。因此 ，适
合于 汽车 零部 件 的材料 ，它们通 常要 求 强度及 韧性 有
较好的匹配 ，即高的强韧性 。为此 ，汽车零部件热处
理与 表面 改性 技术 是今 后的 关键 和核 心竞 争 力。以 下
表１ 排气系统应用不锈钢种类
零部件 排气岐管 前管 催化净化 器 中管 消音器 尾管 排气 系统 铁素体型 ０ １ ９ Ｃ ｒ ｌ ９ Ｍｏ ２ Ｎｂ Ｔ ｉ（ ４ ４ ４ ），Ｓ ＵＳ ４ ２ ９，Ｓ ＵＳ ４ ４ １ ，Ｓ ＵＳ ４ ３ ４ ０ ２ ２ Ｃ ｒ ｌ １ Ｔ ｉ（ ４ ０ ９ ），１ ０ Ｃｒ ｌ ７（ ４ ３ ０ ） ０ ２ ２ Ｃ ｒ ｌ １ Ｔ ｉ（ ４ ０ ９ ） ，Ｓ ＵＳ ４ ０ ９ Ｌ，Ｓ ＵＳ ４ ２ ９，Ｓ ＵＳ ４ ３ ２ Ｌ ０ ２ ２ Ｃ ｒ ｌ １ Ｔ ｉ（ ４ ０ ９ ），Ｓ ＵＳ ４ ０ ９ Ｌ，Ｓ ＵＳ ４ ３ ９ Ｌ，Ｓ ＵＳ ４ ３ ２ Ｌ，Ｓ ＵＳ ４ ３ ６ Ｌ ０ ２ ２ Ｃ ｒ ｌ １ Ｔ ｉ（ ４ ０ ９ ），１ ０ Ｃ ｒ ｌ ７ Ｔ ｉ ２（ ４ ３ ０ Ｔ ｉ ） ，Ｓ ＵＳ ４ ０ ９ Ｌ，Ｓ ＵＳ ４ ３ ９ Ｌ， Ｓ Ｕ Ｓ ４ ３ ２ Ｌ
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热处理装备存在的问题是淬火介质缺乏冷却性 能测定 、碳势控制不稳定 、炉温校验周期过长等 。 1.2 原材料
淬火时加热温度 、加热时间必须适当 , 要保证淬 火后体积分数至少 90%的组织为马氏体 , 要有预热 措施 , 可采取 Ａｃ3以下 100 ℃的温度预热 , 使淬火后 组织均匀 , 马氏体转变充分 , 心部较少游离铁素体或 粒状碳化物 。
为了把紧固件强度和保证载 荷控制在合格范 围 , 回火时应注意原料材质 、炉型 、镦制工艺 (冷镦 与温锻 )、螺纹长度 (全牙与半牙 )、介质 (水淬与油 淬 )的区别 。硬度和强度要求一般可在高温区间通 过回火温度来调整 。 在提高硬度下限值基础上 , 回 火温度应选用较高值 , 从而彻底消除应力 。 有些合 金材料含第 2类回火脆性敏感的元素较多 , 回火后 必须采取适当的冷却方法 , 避免在高温区域停留较 长时间 , 产生第 2类回火脆性 。 2.2 增加驱氢处理
研究表明 , 实际使用的紧固件在自然环境下发 生氢脆断裂主要是淬火回火的马氏体钢 , 发生在屈 服强度 >620ＭＰａ, 硬度 ＨＲＣ值 >31的高强度材料 中 。抗拉强度越高, 对氢脆越敏感, 材料越容易吸 氢 , 而驱氢越不容易 [ 4] 。
一般认为 , 当强度 达到 1 050 ＭＰａ以上才会发 生氢脆断裂 。 ＧＢ/Ｔ 5267.1 规定 , 当心部或表面硬 度的 ＨＶ值 >320时 , 应通过试验对氢脆进行检验 , 并进行驱氢处理 , 就是说 , 性能等级 10.9级及以上 的电镀螺栓 , 都应该采用低氢工艺并进行驱氢 。从 国外资料看 , 汽车紧固件发生氢脆断裂的强度阈值 可能会下降到 1 000ＭＰａ。
第 36卷 第 2期 Ｖｏｌ.36 Ｎｏ.2
金 属 制 品 Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｄｏｉ:10.3969/ｊ.ｉｓｓｎ.1003 -4226.2010.02.002
汽车紧固件热处理工艺技术及其发展
2010 年 4 月 Ａｐｒｉｌ 2010
张先鸣
(上海申光高强度螺栓有限 公司 , 上海 201309)
同一材质的产品 , 当截面大小不同时 , 淬透性也 不同 , 虽然采用同一调质工艺 , 其力学性能却不尽相 同 。 截面越大 , 淬透性也越差 , 力学性能也越差 。 同 时 , 同样材质的原料 , 其化学成分允许在一定范围内 波动 , 尤其是碳素钢会因为各钢厂在冶炼技术 、标准 上有所区别而不同 , 采用相同工艺生产的成品必然 存在性能差异 。
Ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃａｒｆａｓｔｅｎｅｒａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎ-ｍｉｎｇ
(ＳｈａｎｇｈａｉＳｈｅｎｇｕａｎｇＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＢｏｌｔｓＣｏ., Ｌｔｄ., Ｓｈａｎｇｈａｉ201309, Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｏｕｒｓｅｏｆｃａｒｆａｓｔｅｎｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｐｐａｒａｔｕｓａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｃｏｍｍｏｎａｐｐａｒａｔｕｓ, ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｆａｓｔｅｎｅｒ, ｉｔｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎ ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｐｐａｒａｔｕｓａｒｅｎｏｔａｂｌｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｑｕｅｎｃｈｍｅｄｉｕｍ, ｕｎｓｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄ ｏｖｅｒｌｏｎｇｆｕｒｎａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈｅｃｋｉｎｇｐｅｒｉｏｄ.ＴｈｅＦｏｒｍｕｌａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｃａｒｆａｓｔｅｎｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄ.Ｉｔｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｔｏｆｏｒｍｕｌａｔｅｃａｒｆａｓｔｅｎｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｐｐａｒａｔｕｓ ｌｅｖｅｌ, ｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ, ｆｕｒｎａｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ, ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｉｎｆｕｒｎａｃｅａｎｄｑｕｅｎｃｈｍｅｄｉｕｍ.Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｅｎｓｕｒｉｎｇｑｕｅｎｃｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｎｅｅｄｓｔｏｂｅｄｏｎｅｉｎｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ, ａｎｄｔｈｅｆｅｒｒｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｃｏｒｅｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｆａｓｔｅｎｅｒｎｅｅｄｓｔｏｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ.Ｔｈｅｃａｒｆａｓｔｅｎｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓｓｈｏｕｌｄｐａｙａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｒｅｎｅｗｉｎｇｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｐｐａｒａｔｕｓ, ｔｈｅｕｓｅｏｆｗｉｔｈｏｕｔａｎｎｅａｌｃｏｌｄ ｈｅａｄｉｎｇｓｔｅｅｌａｎｄｈｏｔｒｏｌｌｅｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ, ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｃａｒｆａｓｔｅｎｅｒ;ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｆａｓｔｅｎｅｒ;ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ;ｈａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄｔｅｍｐｅｒｉｎｇ;ｅｌｉｍｉｎａｔｅｈｙｄｒｏｇｅｎ;ｃｏｌｄｈｅａｄｉｎｇ
汽车高强度紧固件用冷镦钢线材品种有碳素钢 和合金钢 。 除了高强 度大六角头螺 栓 , 根据 ＧＢ/Ｔ 1231要求 , 对 Ｍ30以下规格所用材料作了规定外 , 其他螺栓无论是国标还是国际标准均没有明确规定 应采用的材质 , 只是指导性地指出需要添加的合金 元素 。
事实上 , 原 材料选用是很 重要的一个 环节 [ 2] 。 例如某螺栓厂在承接美国 ＰＡＣＣａｒ的项目生产美标 1″-14的 8级 (相当于国标 10.9 级 )螺栓时 , 采用 40Ｃｒ钢作原料 , 该产品用于载 重卡车制动器 , 对连 接件的要求很高 。第 1次送检时成品保载试验不合 格 , 第 2次送检时楔负载试验不合格 。 分析材料性 能后 , 很难达到各项指标要求 , 改用 42ＣｒＭｏＡ钢生 产后 , 加强工艺控制 , 生产出合格产品 。
金相组织对碳素钢 、合金钢的氢敏感性影响很 明显 。 回火马氏体 、上贝氏体 (粗 ), 下贝氏体 (细 )、 索氏体 、珠光体 、奥氏体对氢的敏感性依次降低 。回 火马氏体对氢脆的敏感性最强 , 因此在热处理时可 通过调整热处理工艺 , 减少回火马氏体组织的生成 。 比如采用等温淬火就会使发生氢脆断裂的阈值提高 100ＭＰａ左右 , 这是因为等温淬火生成的下贝氏体 组织对氢脆的敏感性比回火马氏体低 。
随着汽车工业的发展 , 对汽车紧固件的要求也 越来越高 。 我国汽车高强度紧固件的主要品种是螺 栓 , 有 8.8, 9.8, 10.9和 12.9级 4 个强度等级 , 这些 强度级别的紧固件都要进行热处理 , 才能提高产品 的综合力学性能 , 达到规定的抗拉强度和屈强比 , 热 处理工艺技术是生产汽车紧固件的关键 。
20世纪 80年代末 , 我国汽车紧固件的高强度 螺栓热处理大部分采用盐浴炉淬火 , 盐浴炉内胆有 限 , 每次只能装 30 ～ 50ｋｇ。 由于盐浴炉热处理工作 环境差 , 淬回火工序距离近 , 易造成混装现象 , 客户 在使用时发生脆断或者根本无法使用 。 由于热处理 装备太落后 , 一些汽车紧固件企业只能配套生产 8.8 级及以下强度等级的螺栓 。
淬火加热温度主要根据钢的化学成分 , 结合具 体工艺确定 。 钢的化学成分是确定淬火温度的主要 因素 , 根据淬火介质的不同 , 采用的淬火加热温度也 不同 。亚共析钢淬火温度选择在 Ａｃ3以上 ;碳素钢在 Ａｃ3以上 30 ～ 50 ℃;合金钢在 Ａｃ3以上 50 ～ 80 ℃。 对 心部淬硬的紧固件来说 , 由于组织应力和热应力的 综合作用 , 产生的最大拉应力将处于零件表面附近 , 可能引起淬裂 , 这个淬裂危险尺寸与所用淬火介质 有关 , 对于螺栓 , 水淬时的直径为 8 ～ 10ｍｍ, 油淬时 的直径为 20 ～ 39ｍｍ[ 3] 。 处于危险尺寸的螺栓淬火 时 , 必须采取适当的措施防止淬裂 。
根据工艺的要求 , 有些企业在连续式网带炉生 产线的前清洗设备上增加去磷功能 , 在加热前除去 紧固件表面的磷化层 ;对于大规格高强度螺栓 , 为防 止淬火时的磕碰和淬火畸 变 , 选用 Ｕｎｉｃａｓｅ系列箱 形多用炉处理 ;为降低成本 , 有的企业连续式网带炉 加热区采用燃气加热 , 保温区采用电加热 , 发挥燃气 加热和电加热的优势 , 且因地制宜选择炉用载气和 渗碳剂种类 , 达到节能减排的目的 。
第 2期
张先鸣 :汽车紧固 件热处理工艺技术及其发展
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进入 20世纪 90年代 , 由于汽车工业的快速发 展 , 汽车高强度紧固件急需国产化 。 热处理装备已 由盐浴炉 、滴注式滚筒电阻炉 、放热式震底炉发展为 吸热式或 Ｎ2ＣＨ3ＯＨ裂解气氛的铸链炉 。 由于网带 寿命的大幅度提高 , 辐射管加热的连续式网带炉用 量最大 , 同时 , 网带炉具有炉内布料 、加热均匀 , 零件 质量稳定 、工作环境好 、可减少零件磕碰 、用气量较 少 、能耗小等优点 。
汽车的节能化 、轻量化发展 , 对发动机和动力系 统的设计提出了更高的要求 , 它不单单是所用的紧
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金 属 制 品
第 36卷
固件螺栓 、 螺母本身的减重 , 8.8级及以上紧固件 高强化也起着十分重要的作用 , 但是随着强度的提 高 , 由氢脆引发的断裂就成为一个十分突出的问题 , 在热处理过程中要进行驱氢处理 。