緊固件制作工藝流程及材料要求

緊固件用材料質量要求,1,一、金屬材料分類,2,鋼的分類,3,鋼,鋼的分類,4,二、緊固件用鋼的要求,緊固件用鋼材（包括碳鋼、合金鋼、低合金鋼、及不銹鋼）。應具滿足二個要素：工藝性：冷鐓性、熱鐓性、熱處理可淬性。材料的化學成份要滿足產(chǎn)品等級要求。但是材料質量引起工藝性和質量異議是比較突出的。目前,全世界每年生產(chǎn)1200多萬噸鋼制緊固件。2004年我國鋼制緊固件的產(chǎn)量為350萬噸左右，約占世界產(chǎn)量的四分之一。,5,1、緊固件用鋼的分類(1)、按產(chǎn)品特點可分為四種類型第一類-非熱處理型：主要是低碳鋼系列。加工的成品等級是4.66.8級低強度螺紋緊固件。第二類-調(diào)質型：主要是中碳鋼、低合金鋼、合金鋼系列。加工的成品等級是8.812.9級高強度螺紋緊固件。第三類-表面硬化型：以ML18Mn、ML22Mn和ML20Cr為代表的鋼種，主要加工的成品為自攻螺釘、自鉆自攻螺釘和其他要求表面滲碳型制品。,6,(2)按交貨形態(tài)可分為直圓和盤圓通常習慣把25以下的直圓稱作為小盤圓，25以上的直圓稱棒材,16以下的盤圓稱線材、16以上的盤圓稱盤條。(3)按加工方法可分為熱鍛和冷鍛即熱鍛與冷鐓(冷擠壓)兩種用鋼類別。,7,2、緊固件用冷鐓鋼的一般質量要求,(1)尺寸與公差尺寸公差按照GB/T14981熱軋盤條直徑和尺寸公差標準中的規(guī)定執(zhí)行，分為A、B、C三個等級，圓度公差尺寸值是尺寸公差值的60%。其中A級公差最大，C級公差最小，一般鋼廠合同中不注明的均按B級交貨。(2)表面質量-線材表面應光滑圓整，無凹凸、折疊、節(jié)疤、裂紋、麻點表面銹蝕。表面脫碳層。氧化皮總量10kg/t。為保證線材軋制后的表面質量，鋼坯表面缺陷的深度不超過0.4mm。鐓鍛加工材料開裂主要是表面外觀質量引起達60%比例。,8,冷鐓和熱鐓中最特出的問題是材料表面的發(fā)紋和微細裂是引起鐓鍛開裂。這類裂縫是沿軸線方向，幾乎占產(chǎn)品開裂比例60%以上。但軸向的裂縫并不影響強度，就是外觀質量不好，讓用戶擔心而拒收，非常可惜。,9,材料常見裂紋,(3)內(nèi)部質量缺陷*顯微組織基本組織（除特殊要求外）應該是鐵素體珠光體（FP）。*晶粒度要求晶粒度組織為24級，3級為好。*低倍體組織縮孔和中心縮孔易引起掉頭和搓絲心部開裂疏松鋼材不致密，影響機械性能。偏析化學成份和非金屬雜物分布不均勻，使鋼材塑性降低，不利于成型。*非金屬夾雜物夾雜物是造成冷鐓開裂的主要原因之一，是煉鋼潛在質量的重要指標。,10,(4)鋼的淬透性。與鋼材化學成份、熱處理工藝參數(shù)、冷卻液的冷卻性能、冷卻液溫度。大規(guī)格與小規(guī)格熱處理中選取用材料應有所區(qū)分。要注意材料的淬透性的開裂。(5)化學成分冷鐓鋼要求成分純凈、除S、P要求以外，碳鋼中的Mn、Si、Al等幾種元素。,11,（6）工藝性*可加工性在標準件行業(yè)分：冷鐓性熱鐓鍛性。通過冷鐓（冷頂鍛）試驗確認：一般要求做外六角頭螺栓的材料應至少保證壓偏1/2H（H-試件高度）試驗合格。做冷鐓螺母、冷鐓內(nèi)六角螺釘、法蘭面螺栓必須要保證壓偏試驗l/3H合格。*冷、熱鐓工藝對材料的要求冷鐓工藝要求材料硬度要低，塑性要好，便于冷鐓加工成形和搓絲時的塑性變型。低碳量鋼含碳量低于0.20%、強度b420N/mm2、要求冷作硬化趨勢就小。中碳鋼或低碳、中碳合金鋼要進行退火處理，退火后的硬度HRB88為最隹。退火過程中要防止脫碳和氧化皮的生成。熱鐓工藝要求材料外觀質量要好。加熱溫度不能有過燒現(xiàn)象，否則生成的氧化皮直接影響到產(chǎn)品外觀質量,（7）、各類元素對鋼的性質的影響,1）、碳（C）：提高鋼件強度，尤其是其熱處理性能，但隨著含碳量的增加，塑性和韌性下降，并會影響到鋼件的冷鐓性能及焊接性能。2）、錳（Mn）：提高鋼件強度，并在一定程度上提高可淬性。即在淬火時增加了淬硬滲入的強度，錳還能改進表面質量，但是太多的錳對延展性和可焊性不利。并會影響電鍍時鍍層的控制。3）、鎳（Ni）：提高鋼件強度，改善低溫下的韌性，提高耐大氣腐蝕能力，并可保證穩(wěn)定的熱處理效果，減小氫脆的作用,13,4）、鉻（Cr）：能提高可淬性，改善耐磨性，提高耐腐蝕能力，并有利于高溫下保持強度。5）、鉬（Mo）：能幫助控制可淬性，降低鋼對回火脆性的敏感性，對提高高溫下的抗拉強度有很大影響。6）、硼（B）：能提高可淬性，并且有助于使低碳鋼對熱處理產(chǎn)生預期的反應。7）、礬（V）：細化奧氏體晶粒，改善韌性。8）、硅（Si）：保證鋼件的強度，適當?shù)暮靠梢愿纳其摷苄院晚g性。,14,（7）、各類元素對鋼的性質的影響,15,三、緊固件常用鋼（一）碳鋼。1)、低碳鋼C%0.25%。國內(nèi)通常稱為Q195Q235鋼。含碳量較低，可塑性好適用于冷鐓加工，但不能通過熱處理來提高強度，適用于低強度級別的緊固件。主要用于4.8、5.8級螺栓及6級和181螺母。2)、中碳鋼0.25%0.25%。低碳馬氏體鋼目前常用20MnTiB等。2)、中碳合金鋼：在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能，如使用最多的合金鋼有：40Cr、35GrMo、35GrMo、B7、35VB。合金鋼中的合金元素增加則提高淬透性、提高強度，也改善緊固件耐高溫、耐低溫、耐腐蝕的使用條件。要預退火處理。,16,（1）GB700碳素結構鋼熱軋鋼材牌號的表示方法：例：Q195AFQ鋼材屈服點A、B、C、D質量等級F沸騰鋼碳素結構鋼的化學成份,17,力學性能：Q195（A1）屈服點195N/2抗拉強度430N/2Q215（A2）屈服點215N/2抗拉強度335450N/2Q235（A3）屈服點235N/2抗拉強度375500N/2試驗要求：化學成份拉力試驗、冷彎、常溫沖擊試驗、（標準是沒有規(guī)定的，但工藝上要冷鐓鍛壓偏試驗）。,18,（2）GB/T699優(yōu)質碳素結構鋼技術要求：牌號化學成份；鋼的硫、磷控制；注意交化狀態(tài)：標準件用鋼、熱軋、車削加工尺寸、表面質量要求好。35鋼C：0.320.39、S：0.170.37M：0.500.8045鋼C：0.420.50、S：0.170.37M：0.500.80,19,（3）GB/T3077合金結構鋼鋼種分：優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼、特級優(yōu)質鋼壓力用鋼分：熱壓力加工鋼、頂鐓鋼、冷拔壞鋼技術要求：牌號化學成份；鋼的硫、磷控制；尺寸，表面質量要求好40CC0.370.44、S0.170.37、M0.500.80、C0.801.1035CMAC0.320.40、S0.170.37、M0.500.80、C0.901.20、M0.150,20,（4）GB/T715-1989冷鐓和冷擠壓用鋼適用于冷鐓和冷擠壓用鋼生產(chǎn)ML10、ML20、ML35試驗：抗拉試驗和冷鐓壓偏試驗、淬透性、脫碳、表面質量。ML10C：0.070.14、M0.60、S0.035ML35C：0.32-0.40、M0.60、S0.035,21,（5）、日本鋼材,JISG3506日本低碳軟鋼SWRM10碳量C0.08-0.13抗拉強度390N/2SWRM15碳量C0.130.18抗拉強度490N/2JISG3507冷鐓用碳鋼盤條SWRCH15K碳量C0.13-0.17抗拉強度490N/2SWRCH35K碳量C0.32-0.38抗拉強度620N/2,22,高強度緊固件常用材料：,1螺栓：10.9級：中碳鋼和低碳合金鋼；一般：小規(guī)格可采用40Cr；比較重要的結構部位可采用35CrMo或者42CrMo。8.8級：45#中碳鋼和低碳合金鋼，M24規(guī)格的螺栓，可以采取與10.9級規(guī)定的材料（淬透性）2、鋼結構高強度螺栓：10.9S級：M24采用20MnTiB；M27、M3010.9級用35VB；10.9（HV）M33可采用35CrMo或者42CrMo,大規(guī)格10.9級螺栓常用的三種材料,螺母和墊圈材料,3螺母：一般采用35#、45#；大規(guī)格螺母可以采用40Cr。4墊圈：一般采用35#、45#。幾種硬度表示方法：HRC35-45；Hv200；Hv300。,產(chǎn)品性能對材料的要求,26,四、常規(guī)材料檢驗,首先檢驗鋼材的批號、爐號、鋼種和交貨狀態(tài)（是切削用鋼、軋制用鋼、還是鐓鍛用鋼），檢驗的結果要與質量保證書相比較。外觀質量和尺寸檢查。硬度要求：低碳鋼HRB85、中碳鋼HRB88、進行冷和熱鐓鍛的樣品試驗。熱酸檢驗的目的是檢查材料中心疏松和材料中心方框偏析的程度，防止螺栓掉頭和搓絲工序中的軸向開裂。機械性能試驗：抗拉強度、伸長率的試驗。,27,一、不銹鋼有奧氏體、鐵氏體和馬氏體1）、奧氏體不銹鋼（18%Cr、8%Ni）耐熱性好，耐腐蝕性好，可焊性好，304、305、316、321是不可熱處理的，但它的強度可通過冷作硬化和應變硬化來提高強度。固溶退火后的強度為516Nmm2，冷作硬化后強度為620/Nmm2；2）、430、430F鐵素體不銹鋼不能熱處理，鐵素體不銹鋼。18%Cr鐓鍛性較好，耐腐蝕性強于馬氏體；一般強度為500Nmm2左右；3）、馬氏體、13%Cr耐腐蝕性較差，強度高，耐磨性好，410、416、431馬氏體不銹鋼。,28,五、不銹鋼的緊固件要求,不銹鋼材料,29,304、316奧氏體不銹鋼加工后的特性,1）、不銹鋼正常狀態(tài)無磁性。304M冷加工后略有磁性（1.6u-2.0u）304HC磁性為（1.01u-1.6u）316材質冷加工后磁性小于1.01u。2）、304、316均有良好的延展性，易冷加工成型，抗拉強度、屈服強度、均可達到要求。（Ts抗拉強度min700N/mm,Ys屈服強度min450N/mm）。,30,304、316奧氏體不銹鋼加工后的特性,1）、316材質抗化學品