哈工大熱處理原理與工藝大作業(yè)-鉚釘熱處理

成員：吳懿娟、楊珂鴻、謝一鳴、王夢得、李欣遠、張博

鉚釘熱處理主要內容主要內容鉚釘?shù)母攀鲢T釘?shù)某Ｓ貌牧香T釘?shù)募庸すば蚺c熱處理工藝質量檢查事項和方法熱處理缺陷及解決方法鉚釘?shù)母攀?.1鉚釘?shù)亩x鉚釘是一種金屬制一端有帽的桿狀零件，穿入被聯(lián)接的構件后，在桿的外端打、壓出另一頭，將構件壓緊、固定。在鉚接中，利用自身形變或過盈連接被鉚接件。這種緊固件廣泛應用于汽車、機電產(chǎn)品、建筑裝修及家用電器。鉚釘?shù)母攀?/p>

1.2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、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。

鉚釘?shù)母攀?.3鉚釘?shù)挠猛俱T釘種類

用途半圓頭鉚釘隨較大橫向載荷的鉚接場合，應用最廣，如金屬結構的橋梁、桁架等平錐頭鉚釘船殼、鍋爐水箱等腐蝕強烈的鉚接場合沉頭鉚釘、半沉頭鉚釘表面須平滑，隨載荷不大的鉚接場合扁平頭、扁圓頭鉚釘金屬薄板或皮革、帆布、木料等非金屬材料的鉚接場合抽芯鉚釘汽車車身覆蓋件、支架等連接處空心鉚釘重量輕，釘頭弱，用于受力不大的非金屬材料管狀鉚釘用于非金屬材料不受力處鉚釘?shù)母攀鲢T釘種類性能特點及服役環(huán)境沉頭型抽芯鉚釘鉚接后表面平滑美觀雙鼓型抽芯鉚釘降低作用在結構件表面上的壓力大帽沿抽芯鉚釘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，能承受更高的徑向拉力封閉型抽芯鉚釘防水，高剪力，防振動，抗高壓全鋁抽芯鉚釘美觀耐用，永不生銹開口型不銹鋼抽芯鉚釘高拉力，耐腐蝕1.4服役條件鉚釘?shù)母攀?.5失效形式失效模式：斷口宏、微觀觀察結果表明，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Ｊ綖槠跀嗔?。失效原因：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與材質無關。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，鉚釘一般受剪切應力作用，不應發(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顯的磨損痕跡等來看，鉚釘釘頭脫落應為微動磨損導致的疲勞斷裂。鉚釘?shù)母攀?.5失效形式其它失效形式：腐蝕作用、沖刷磨損等導致的鉚釘頭部磨平失效；熱沖擊導致失效1.6性能要求良好的塑性和韌性，一定的抗拉強度、抗剪強度，耐腐蝕，抗疲勞破壞常用材料2常用材料

鉚釘

銅及其合金不銹鋼碳鋼鋁及其合金加工工序及熱處理工藝3.1鉚釘?shù)募庸すば蚶涠占庸ぃ和ㄟ^沖頭的沖擊，使金屬線材在模具內發(fā)生塑性變形以達到預期的形狀和尺寸工序：線材剪切

冷墩

出釘高速車加工：通過特殊的車刀形狀以及調整車刀位置和加工順序，去除線材上多余的材料，以達到預期的形狀和尺寸工序：線材

切削

切斷

出釘加工工序及熱處理工藝3.2鉚釘?shù)臒崽幚砉に?/p>

↓硬鋁合金淬火↓時效↓表面處理不同材料的熱處理過程碳鋼球化退火↓再結晶退火表面處理加工工序及熱處理工藝3.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?/p>

↓鉚釘常用的硬鋁合金牌號2A012A042B112B122A112A12

硬鋁合金鉚釘在淬火態(tài)下有很高塑性，鉚接必須在保留淬火態(tài)高塑性時間內進行，硬鋁合金鉚釘淬火后易時效硬化，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，易導致鉚釘鉚裂，降低鋁合金結構件質量和壽命，甚至使用時發(fā)生事故。因此應避免時效硬化后鉚接。時效硬化時間長短決定于鉚釘材料。加工工序及熱處理工藝鋁合金淬火時效現(xiàn)象加工工序及熱處理工藝2A01（LY1）特點：α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)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,但氬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行,鉚接過程不受熱處理時間限制。適用條件：用于中等強度和工作溫度≤100℃結構件。熱處理：淬火加熱至495一505℃，保溫后水冷，室溫自然時效96h。鉚接過程雖不受熱處理后時間限制，但最好在淬火態(tài)進行。3.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?/p>

加工工序及熱處理工藝3.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?/p>

2A04適用條件：用于中等強度和150一250℃較高溫度下服役的結構件鉚釘（進行表面陽極化處理）熱處理：淬火加熱溫度500一510℃，保溫后出爐空冷淬火，室溫自然時效120h。鉚釘在淬火態(tài)下2-6h內鉚入結構件。2B11適用條件：用作中等強度鉚釘熱處理：淬火加熱溫度495一505℃，保溫后水冷，室溫自然時效96h。鉚釘在淬火后2h內鉚人結構件。加工工序及熱處理工藝3.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?/p>

2B12適用條件：適用于制造較高強度、工作溫度不高于100℃的鉚釘，大于100℃服役易產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。熱處理：淬火加熱溫度510一520℃,保溫后水冷，既可進行70一80℃保溫24h空冷人工時效，也可在室溫自然時效240h。淬火態(tài)下鉚接較理想。2A11適用條件：適宜工作溫度≤100℃的中等強度鉚接。熱處理：淬火加熱溫度495一510℃，保溫后水淬，既可進行155一165℃保溫6一10h空冷人工時效，也可在室溫停留96h自然時效。鉚釘在淬火后2h內鉚人結構件。2A12適用條件：適宜制造較高強度和較高負荷及服役溫度≤150℃的鉚釘。熱處理：淬火加熱溫度495一505℃，保溫后水淬。既可在185一195℃保溫6一12h空冷人工時效，也可在室溫停留96h自然時效。鉚釘應在1.5h內鉚入結構件。加工工序及熱處理工藝↓3.2.1硬鋁合金鉚釘?shù)臒崽幚砉に?/p>

注意事項：鋁合金淬火加熱溫度與熔化溫度相差不多,必須精密控溫避免過熱、過燒和熔化。選用精度高測溫儀表,控溫精度為±1℃。加熱設備為硝鹽爐或密封空氣循環(huán)電爐,保溫時間與有效直徑關系見下表。淬火冷卻介質為20-30℃的循環(huán)清潔流動水,冷卻水槽應有足夠容量,以確保水溫。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加工工序及熱處理工藝3.2.2碳素鋼的熱處理工藝ML10冷鐓鋼（鉚螺鋼）1、ML10成分C：0.07~0.14%Si：小于0.03%Mn：0.2～0.5%

其余為S、P、Cr、Ni、Cu2、ML10力學性能特點

↓抗拉強度（MPa）屈服強度（MPa）斷面收縮率（%）伸長率（%）熱軋狀態(tài)硬度（HB）≥333≥206≥55≥31≤55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

剪切冷鐓出釘球化退火再結晶退火鉚接加工工序及熱處理工藝3.2.2碳素鋼的熱處理工藝

鉚釘?shù)那蚧嘶鸬蜏厍蚧嘶鸬葴厍蚧嘶?/p>

將鋼材加熱到Ac1以下20℃左右較長時間保溫（一般在4—8h）以獲得球狀珠光體的熱處理，此工藝適用于經(jīng)冷變形加工、冷沖壓加工件

將低、中碳合金鋼加熱到Ac1+（20-30℃），保溫適當時間，然后冷卻到略低于Ar1以下的溫度，等溫保持一段時間（使等溫轉變進行完畢），然后爐冷或空冷的球化退火工藝（可獲得較好的球化質量）如：10、15、20#鋼720℃×3h退火后，布氏硬度150—180HBW降至120HBW（75HRB）如：ML40Cr760—780℃加熱保溫4h降溫至670—680℃等溫6h，布氏硬度降至155HBW（85HRB）以下加工工序及熱處理工藝3.2.2碳素鋼的熱處理工藝

鉚釘?shù)脑俳Y晶退火由于冷鐓導致冷作硬化，將不利于鉚接，必須進行再結晶退火，將鉚釘加熱至再結晶溫度以上，保持適當時間，使變形晶粒轉變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，以消除形變強化和殘余應力，提高塑形。鉚釘再結晶溫度450-650℃如：Q215和Q235兩種材料再結晶退火溫度應在450℃左右加工工序及熱處理工藝3.2.2碳素鋼的熱處理工藝ML10球化退火再結晶退火加工工序及熱處理工藝3.2.3制作鉚釘其他材料不銹鋼：制作鉚釘?shù)臑閵W氏體不銹鋼，常用的材料為0Cr18Ni9和1Cr18Ni9，其強度較低，但具有較高的塑性和耐腐蝕性，且易于加工黃銅（H62）：為兩相黃銅，室溫組織為α+β相，α相塑性好，β相硬而脆，在熱態(tài)下塑性好，冷態(tài)下塑性也不錯，可切削加工性能好。熱處理過程為再結晶退火和去應力退火↓質量檢查事項和方法

熱處理缺陷及解決方法

（1）、鋼鉚釘球化退火中出現(xiàn)片狀珠光體：球化退火溫度過高或保溫時間過