哈工大熱處理原理與工藝大作業(yè)-鉚釘熱處理

1、Company LOGO成員：吳懿娟、楊珂鴻、謝一鳴、王夢得、李欣遠(yuǎn)、張博成員：吳懿娟、楊珂鴻、謝一鳴、王夢得、李欣遠(yuǎn)、張博 Company LOGO主要內(nèi)容主要內(nèi)容主主要要內(nèi)內(nèi)容容鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀鲢T釘?shù)某Ｓ貌牧香T釘?shù)某Ｓ貌牧?鉚釘?shù)募庸すば蚺c熱處理工藝鉚釘?shù)募庸すば蚺c熱處理工藝質(zhì)量檢查事項和方法質(zhì)量檢查事項和方法熱處理缺陷及解決方法熱處理缺陷及解決方法Company LOGO鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀?.1 1.1 鉚釘?shù)亩x鉚釘?shù)亩x 鉚釘是一種金屬制一端有帽的桿狀零鉚釘是一種金屬制一端有帽的桿狀零件，穿入被聯(lián)接的構(gòu)件后，在桿的外端打、件，穿入被聯(lián)接的構(gòu)件后，在桿的外端打、壓出另一頭，將構(gòu)件

2、壓緊、固定。壓出另一頭，將構(gòu)件壓緊、固定。 在鉚接中，利用自身形變或過盈連接在鉚接中，利用自身形變或過盈連接被鉚接件。這種緊固件廣泛應(yīng)用于汽車、被鉚接件。這種緊固件廣泛應(yīng)用于汽車、機電產(chǎn)品、建筑裝修及家用電器機電產(chǎn)品、建筑裝修及家用電器 。Company LOGO鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀?1.2 1.2 鉚釘?shù)姆N類鉚釘?shù)姆N類 鉚釘種類很多，而且不拘形式。常用的有半圓頭、鉚釘種類很多，而且不拘形式。常用的有半圓頭、平頭、半空心鉚釘、沉頭鉚釘、抽芯鉚釘、空心鉚釘，平頭、半空心鉚釘、沉頭鉚釘、抽芯鉚釘、空心鉚釘，這些通常是利用自身形變連接被鉚接件。這些通常是利用自身形變連接被鉚接件。 Company L

3、OGO鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀?.3 1.3 鉚釘?shù)挠猛俱T釘?shù)挠猛俱T釘種類鉚釘種類 用途用途半圓頭鉚釘半圓頭鉚釘隨較大橫向載荷的鉚接場合，應(yīng)用最廣隨較大橫向載荷的鉚接場合，應(yīng)用最廣 ，如，如金屬結(jié)構(gòu)的橋梁、桁架等金屬結(jié)構(gòu)的橋梁、桁架等平錐頭鉚釘平錐頭鉚釘 船殼、鍋爐水箱等腐蝕強烈的鉚接場合船殼、鍋爐水箱等腐蝕強烈的鉚接場合沉頭鉚釘、半沉頭鉚釘、半沉頭鉚釘沉頭鉚釘 表面須平滑，隨載荷不大的鉚接場合表面須平滑，隨載荷不大的鉚接場合扁平頭、扁圓扁平頭、扁圓頭鉚釘頭鉚釘金屬薄板或皮革、帆布、木料等非金屬材料的金屬薄板或皮革、帆布、木料等非金屬材料的鉚接場合鉚接場合抽芯鉚釘抽芯鉚釘汽車車身覆蓋件、支架等連接

4、處汽車車身覆蓋件、支架等連接處空心鉚釘空心鉚釘 重量輕，釘頭弱，用于受力不大的非金屬材料重量輕，釘頭弱，用于受力不大的非金屬材料管狀鉚釘管狀鉚釘用于非金屬材料不受力處用于非金屬材料不受力處Company LOGO鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀鲢T釘種類鉚釘種類性能特點及服役環(huán)境性能特點及服役環(huán)境沉頭型抽芯鉚釘沉頭型抽芯鉚釘鉚接后表面平滑美觀鉚接后表面平滑美觀雙鼓型抽芯鉚釘雙鼓型抽芯鉚釘降低作用在結(jié)構(gòu)件表面上的壓力降低作用在結(jié)構(gòu)件表面上的壓力大帽沿抽芯鉚釘大帽沿抽芯鉚釘具有更大的接觸面積，具有更強的支撐具有更大的接觸面積，具有更強的支撐面從而可增強扭矩強度，能承受更高的面從而可增強扭矩強度，能承受更高的徑向

5、拉力徑向拉力封閉型抽芯鉚釘封閉型抽芯鉚釘防水，高剪力，防振動，抗高壓防水，高剪力，防振動，抗高壓全鋁抽芯鉚釘全鋁抽芯鉚釘美觀耐用，永不生銹美觀耐用，永不生銹開口型不銹鋼抽芯開口型不銹鋼抽芯鉚釘鉚釘高拉力，耐腐蝕高拉力，耐腐蝕 1.4 服役條件服役條件Company LOGO鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀?.5 失效形式失效形式 失效模式：失效模式：斷口宏、微觀觀察結(jié)果表明，所有鉚釘斷裂特斷口宏、微觀觀察結(jié)果表明，所有鉚釘斷裂特征基本相同，疲勞區(qū)面積較大、瞬斷區(qū)面積較小，與機械征基本相同，疲勞區(qū)面積較大、瞬斷區(qū)面積較小，與機械外力打斷后的斷口區(qū)別明顯。綜合判斷失效鉚釘?shù)臄嗔涯Ｍ饬Υ驍嗪蟮臄嗫趨^(qū)別明顯。綜合

6、判斷失效鉚釘?shù)臄嗔涯Ｊ綖槭綖槠跀嗔哑跀嗔选?失效原因：失效原因：失效鉚釘斷口觀察表明，斷裂起源區(qū)未見明顯失效鉚釘斷口觀察表明，斷裂起源區(qū)未見明顯的夾雜等冶金缺陷，金相組織未見異常，熱鐓釘頭的材料的夾雜等冶金缺陷，金相組織未見異常，熱鐓釘頭的材料強度弱于冷鐓釘頭，但斷裂失效卻出現(xiàn)在冷墩端，因此鉚強度弱于冷鐓釘頭，但斷裂失效卻出現(xiàn)在冷墩端，因此鉚釘鉚接的斷裂失效應(yīng)與材質(zhì)無關(guān)。鉚釘斷口均包含一大一釘鉚接的斷裂失效應(yīng)與材質(zhì)無關(guān)。鉚釘斷口均包含一大一小兩個明顯的疲勞斷裂區(qū)。正常情況下，鉚釘一般受剪切小兩個明顯的疲勞斷裂區(qū)。正常情況下，鉚釘一般受剪切應(yīng)力作用，不應(yīng)發(fā)生疲勞斷裂。從斷裂均出現(xiàn)在冷鐓釘頭應(yīng)

7、力作用，不應(yīng)發(fā)生疲勞斷裂。從斷裂均出現(xiàn)在冷鐓釘頭位置、且存在周向摩擦痕跡、鉚釘桿斷裂位置處也存在明位置、且存在周向摩擦痕跡、鉚釘桿斷裂位置處也存在明顯的磨損痕跡等來看，鉚釘釘頭脫落應(yīng)為顯的磨損痕跡等來看，鉚釘釘頭脫落應(yīng)為微動磨損導(dǎo)致的微動磨損導(dǎo)致的疲勞斷裂疲勞斷裂。Company LOGO鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)母攀?.5 失效形式失效形式 其它失效形式：其它失效形式：腐蝕作用、沖腐蝕作用、沖刷磨損等導(dǎo)致的鉚釘頭部磨平刷磨損等導(dǎo)致的鉚釘頭部磨平失效失效；熱沖擊導(dǎo)致失效；熱沖擊導(dǎo)致失效1.6 性能要求性能要求良好的塑性和韌性，良好的塑性和韌性，一定的抗拉強度、一定的抗拉強度、抗剪強度，耐腐蝕，抗疲勞破壞

8、抗剪強度，耐腐蝕，抗疲勞破壞Company LOGO常用材料2 2 常用材料常用材料 鉚釘鉚釘 銅及其合金銅及其合金不銹鋼不銹鋼碳鋼碳鋼鋁及其合金鋁及其合金Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.3.1 1鉚釘?shù)募庸すば蜚T釘?shù)募庸すば蚶涠占庸ぃ和ㄟ^沖頭的沖擊，使金屬線材在模冷墩加工：通過沖頭的沖擊，使金屬線材在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形以達(dá)到預(yù)期的形狀和尺寸具內(nèi)發(fā)生塑性變形以達(dá)到預(yù)期的形狀和尺寸工序：線材工序：線材剪切剪切冷墩冷墩出釘出釘高速車加工：通過特殊的車刀形狀以及調(diào)整車高速車加工：通過特殊的車刀形狀以及調(diào)整車刀位置和加工順序，去除線材上多余的材料，以刀位置和加工順序

9、，去除線材上多余的材料，以達(dá)到預(yù)期的形狀和尺寸達(dá)到預(yù)期的形狀和尺寸工序：線材工序：線材切削切削切斷切斷出釘出釘Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2 3.2 鉚釘?shù)臒崽幚砉に囥T釘?shù)臒崽幚砉に?硬鋁合金硬鋁合金淬火淬火時效時效表面處理表面處理不同材料的不同材料的熱處理過程熱處理過程 碳鋼碳鋼 球化退火球化退火 再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火表面處理表面處理Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.13.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に囉蹭X合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?鉚釘常用的硬鋁合金牌號2A012A042B112B122A112A12 硬鋁合金鉚釘在硬

10、鋁合金鉚釘在淬火態(tài)淬火態(tài)下有很下有很高塑性高塑性，鉚接必須在保留，鉚接必須在保留淬火態(tài)高塑性時間內(nèi)進(jìn)行，硬鋁合金鉚釘淬火后易淬火態(tài)高塑性時間內(nèi)進(jìn)行，硬鋁合金鉚釘淬火后易時效硬時效硬化化，硬度、強度升高，塑性急劇降低，加上鉚釘鉚接時頭，硬度、強度升高，塑性急劇降低，加上鉚釘鉚接時頭部塑性變形鐓粗產(chǎn)生冷作硬化，易導(dǎo)致鉚釘鉚裂，降低鋁部塑性變形鐓粗產(chǎn)生冷作硬化，易導(dǎo)致鉚釘鉚裂，降低鋁合金結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和壽命，甚至使用時發(fā)生事故。因此應(yīng)避合金結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和壽命，甚至使用時發(fā)生事故。因此應(yīng)避免時效硬化后鉚接。時效硬化時間長短決定于鉚釘材料。免時效硬化后鉚接。時效硬化時間長短決定于鉚釘材料。Company LO

11、GO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝鋁合金淬火時效現(xiàn)象鋁合金淬火時效現(xiàn)象Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝2A01（LY1）特點：固溶體過飽和程度較低，不溶性第二相少。雖是固溶體過飽和程度較低，不溶性第二相少。雖是低合金、低強度硬鋁，但淬火態(tài)塑性很高，在熱態(tài)或冷態(tài)低合金、低強度硬鋁，但淬火態(tài)塑性很高，在熱態(tài)或冷態(tài)下塑性尚好，有良好工藝性能和切削加工性能，點焊接性下塑性尚好，有良好工藝性能和切削加工性能，點焊接性能良好能良好, 但但氬氬弧焊接有晶間裂紋傾向，耐腐蝕性能不高。弧焊接有晶間裂紋傾向，耐腐蝕性能不高。鉚釘鉚接在淬火和自然時效后進(jìn)行鉚釘鉚接在淬火和自

12、然時效后進(jìn)行, 鉚接過程不受熱處理鉚接過程不受熱處理時間限制。時間限制。適用條件：用于中等強度和工作溫度用于中等強度和工作溫度100結(jié)構(gòu)件。結(jié)構(gòu)件。熱處理：淬火加熱至淬火加熱至495一一505，保溫后水冷，室溫自，保溫后水冷，室溫自然時效然時效96h。鉚接過程雖不受熱處理后時間限制，但最好。鉚接過程雖不受熱處理后時間限制，但最好在淬火態(tài)進(jìn)行。在淬火態(tài)進(jìn)行。3.2.13.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に囉蹭X合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.1 3.2.1 硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に囉蹭X合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?2A04適用條件：用于中等強度和用

13、于中等強度和150一一250較高溫度下服較高溫度下服役的結(jié)構(gòu)件鉚釘（進(jìn)行表面陽極化處理）役的結(jié)構(gòu)件鉚釘（進(jìn)行表面陽極化處理）熱處理：淬火加熱溫度淬火加熱溫度500一一510，保溫后出爐空冷，保溫后出爐空冷淬火，室溫自然時效淬火，室溫自然時效120h。鉚釘在淬火態(tài)下。鉚釘在淬火態(tài)下2-6h內(nèi)鉚內(nèi)鉚入結(jié)構(gòu)件。入結(jié)構(gòu)件。2B11適用條件：用作中等強度鉚釘用作中等強度鉚釘熱處理：淬火加熱溫度淬火加熱溫度495一一505，保溫后水冷，室，保溫后水冷，室溫自然時效溫自然時效96h。鉚釘在淬火后。鉚釘在淬火后2h內(nèi)鉚人結(jié)構(gòu)件內(nèi)鉚人結(jié)構(gòu)件。Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2

14、.1 3.2.1 硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に囉蹭X合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?2B12適用條件：適用于制造較高強度、工作溫度不高于適用于制造較高強度、工作溫度不高于100的鉚釘，大的鉚釘，大于于100服役易產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。服役易產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。熱處理：淬火加熱溫度淬火加熱溫度510一一520 , 保溫后水冷，既可進(jìn)行保溫后水冷，既可進(jìn)行70一一80保溫保溫24h空冷人工時效，也可在室溫空冷人工時效，也可在室溫自然時效自然時效240h。淬火態(tài)下鉚。淬火態(tài)下鉚接較理想。接較理想。2A11適用條件：適宜工作溫度適宜工作溫度100的中等強度鉚接。的中等強度鉚接。熱處理：淬火加熱溫度淬火加熱溫度495一一51

15、0，保溫后水淬，既可進(jìn)行，保溫后水淬，既可進(jìn)行155一一165保溫保溫6一一10h空冷人工時效，也可在室溫停留空冷人工時效，也可在室溫停留96h自然時效。鉚自然時效。鉚釘在淬火后釘在淬火后2h內(nèi)鉚人結(jié)構(gòu)內(nèi)鉚人結(jié)構(gòu)件。件。2A12適用條件：適宜制造較高強度和較高負(fù)荷及服役溫度適宜制造較高強度和較高負(fù)荷及服役溫度150的鉚釘?shù)你T釘。熱處理：淬火加熱溫度淬火加熱溫度495一一505，保溫后水淬。既可在，保溫后水淬。既可在185一一195保溫保溫6一一12h空冷人工時效，也可在室溫停留空冷人工時效，也可在室溫停留96h自然時效。鉚自然時效。鉚釘應(yīng)在釘應(yīng)在1.5h內(nèi)鉚入結(jié)構(gòu)件。內(nèi)鉚入結(jié)構(gòu)件。Compan

16、y LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.1 3.2.1 硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に囉蹭X合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?注意事項：注意事項：鋁合金淬火加熱溫度與熔化溫度相差不多鋁合金淬火加熱溫度與熔化溫度相差不多, 必須必須精密控溫精密控溫避免過熱、過燒和熔化。選用避免過熱、過燒和熔化。選用精度高精度高測測溫儀表溫儀表, 控溫精度為控溫精度為1 。加熱設(shè)備為硝鹽爐或密封。加熱設(shè)備為硝鹽爐或密封空氣循環(huán)電爐空氣循環(huán)電爐, 保溫時間與有效直徑關(guān)系見下表。淬火保溫時間與有效直徑關(guān)系見下表。淬火冷卻介質(zhì)為冷卻介質(zhì)為20-30的循環(huán)清潔流動水的循環(huán)清潔流動水, 冷卻水槽應(yīng)有冷卻水槽應(yīng)有足夠容量足夠

17、容量, 以確保水溫。以確保水溫。Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.2 碳素鋼的熱處理工藝鋼鉚釘常用的鋼牌號Q215、Q235、10#、15#、20#、ML10、ML20鋼鉚釘常用的鋼牌號Q215、Q235、10#、15#、20#、ML10、ML20Q215Q23510#15#20#ML10ML20鋼鉚釘常用的鋼牌號鋼鉚釘常用的鋼牌號Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.2 3.2.2 碳素鋼的熱處理工藝碳素鋼的熱處理工藝ML10ML10冷鐓鋼冷鐓鋼（鉚螺鋼）（鉚螺鋼）1、ML10成分成分 C：0.070.14% Si：小于

18、：小于0.03% Mn：0.20.5% 其余為其余為S、P、Cr、Ni、Cu2、ML10力學(xué)性能特點力學(xué)性能特點 抗拉強度抗拉強度（MPa）屈服強度屈服強度（MPa）斷面收縮率斷面收縮率 （%）伸長率（伸長率（%）熱軋狀態(tài)硬熱軋狀態(tài)硬度（度（HB） 333 206 55 31 55Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.2 碳素鋼的熱處理工藝原材料原材料 剪切剪切冷鐓冷鐓出釘出釘球化退火球化退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火鉚接鉚接Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.2 3.2.2 碳素鋼的熱處理工藝碳素鋼的熱處理工藝 鉚釘?shù)那蚧嘶疸T

19、釘?shù)那蚧嘶鸬蜏厍蚧嘶鸬蜏厍蚧嘶?等溫球化退火等溫球化退火 將鋼材加熱到將鋼材加熱到Ac1以下以下20左右較長時間保溫（一般在左右較長時間保溫（一般在48h）以獲得球狀珠光體的）以獲得球狀珠光體的熱處理，此工藝適用于經(jīng)冷變熱處理，此工藝適用于經(jīng)冷變形加工、冷沖壓加工件形加工、冷沖壓加工件 將低、中碳合金鋼加熱到將低、中碳合金鋼加熱到Ac1+（20-30），保溫適當(dāng)時），保溫適當(dāng)時間，然后冷卻到略低于間，然后冷卻到略低于Ar1以下的以下的溫度，等溫保持一段時間（使等溫度，等溫保持一段時間（使等溫轉(zhuǎn)變進(jìn)行完畢），然后爐冷或溫轉(zhuǎn)變進(jìn)行完畢），然后爐冷或空冷的球化退火工藝（可獲得較空冷的球化退火工

20、藝（可獲得較好的球化質(zhì)量）好的球化質(zhì)量）如：如：10、15、20#鋼鋼7203h退火后，布氏退火后，布氏硬硬度度150180HBW降至降至120HBW（75HRB）如：如：ML40Cr 760780加熱保加熱保溫溫4h降溫至降溫至670680等溫等溫6h，布氏硬度降至布氏硬度降至155HBW（85HRB）以下以下Company LOGO加工工序及熱處理工藝加工工序及熱處理工藝3.2.2 3.2.2 碳素鋼的熱處理工藝碳素鋼的熱處理工藝 鉚釘?shù)脑俳Y(jié)晶退火鉚釘?shù)脑俳Y(jié)晶退火 由于冷鐓導(dǎo)致由于冷鐓導(dǎo)致冷作硬化冷作硬化，將不利于鉚，將不利于鉚接，必須進(jìn)行接，必須進(jìn)行再結(jié)晶退火，將鉚釘加熱至再結(jié)晶退火，將鉚釘加熱至再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時間，使變形再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時間，使變形晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，以消除形變晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，以消除形變強化和殘余應(yīng)力，提高塑形。強化和殘余應(yīng)力，提高塑形。 鉚釘再結(jié)晶溫度鉚釘再結(jié)晶溫度450-650如：如：Q215和和Q235兩種材料再結(jié)晶退火溫兩種材料再結(jié)晶退火溫度應(yīng)在度應(yīng)在450左