專利名稱：1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度螺栓的制造工藝，特別為一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝。
背景技術：
高強度螺栓是機械行業使用最為廣泛的緊固件，國內目前通常采用40Cr和42CrMo生產高強度螺栓，其最高強度級別為1200MPa級(12.9級)。高強度螺栓具有很高的缺口敏感性，當抗拉強度超過約1200MPa時，延遲斷裂就變得十分突出，容易在缺口集中部位如桿與頭部的過渡處或螺紋根部產生延遲斷裂和疲勞斷裂，國內目前還沒有1300MPa級以上高強度螺栓和相應的制造工藝，也沒有解決更高強度下螺栓產生延遲斷裂和疲勞斷裂的問題。這也是國內高強度螺栓沒有超過1200MPa級的原因。42CrMoVNb是專門用于1300MPa級以上高強度螺栓的新鋼種，需對傳統的高強度螺栓制造工藝如熱處理、表面強化等工藝研究優化，以實現螺栓高強度和高耐延遲斷裂性能和疲勞性能的統一。
技術內容本發明的目的就是為了解決現有技術的上述缺陷而提供一種1300MPa級高強度螺栓的制造工藝。
本發明的目的通過以下技術解決方案來實現一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部及支承面工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序、表面處理工序和探傷工序，在所述的冷鐓成型工序前的退火工序采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為740℃～760℃，保溫5～8小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，淬火溫度為920℃～940℃，保溫20～30分鐘，油冷，回火溫度590℃～615℃，保溫90～120分鐘，水冷。
本發明的目的通過以下技術解決措施來進一步實現前述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其中所述的在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為920℃～940℃，保溫20～40分鐘后，空冷。
前述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其中所述的在滾壓圓角工序時，再采用噴丸工序與滾壓圓角工序形成復合強化工序。
本發明的有益效果是適應了機械行業，特別是汽車工業的發展，進一步提高螺栓的強度級別，應用42CrMoVNb高強度螺栓新鋼種，優化了高強度螺栓的制造工藝，解決更高強度下螺栓的延遲斷裂和疲勞斷裂問題，可滿足如汽車的輕量化和長壽命等要求，并可填補1300MPa級以上高強度螺栓在國內的空白。
本發明的目的、優點、和特點，將通過下面優先實施例的非限制性說明進行解釋，這些實施例僅作為例子給出的。
具體實施例方式
實施例一本發明在實際工作中，其采用42CrMoVNb鋼，它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序、表面處理工序和探傷工序，為滿足螺栓冷鐓成型的要求，冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為740℃，保溫5小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，采用高溫淬火和高溫回火工藝(顯著高于高強度螺栓的傳統淬火、回火溫度)，以及淬火前的正火預處理，保證了1300MPa級高強度螺栓良好的綜合力學性能其淬火溫度為920℃，保溫20分鐘，油冷，回火溫度590℃，保溫90分鐘，水冷。
實施例二本發明在實際使用中，其采用42CrMoVNb鋼，它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序、表面處理工序和探傷工序，為滿足螺栓冷鐓成型的要求，冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為750℃，保溫6小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，其淬火溫度為930℃，保溫30分鐘，油冷，回火溫度600℃，保溫100分鐘，水冷。為了更好保證1300MPa級高強度螺栓良好的綜合力學性能，在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為920℃，保溫20分鐘后，空冷。
實施例三本發明在實際使用中，其采用42CrMoVNb鋼，它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序、表面處理工序和探傷工序，為滿足螺栓冷鐓成型的要求，冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為760℃，保溫7小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，其淬火溫度為940℃，保溫25分鐘，油冷，回火溫度610℃，保溫110分鐘，水冷。在滾壓圓角工序時，再采用噴丸工序與滾壓圓角工序形成復合強化工序。因為通過熱處理后滾絲螺紋和滾壓螺栓頭部與桿部的過渡圓角，使這些部位獲得表面殘余壓應力，以減小此處應力集中的不利影響，并提高螺栓的疲勞性能，同時再采用噴丸復合強化工藝，進一步增加螺栓的整體強化效果，并在一定程度上提高了螺栓的耐蝕性能。
實施例四本發明在實際使用中，其采用42CrMoVNb鋼，它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序、表面處理工序和探傷工序，為滿足螺栓冷鐓成型的要求，冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為755℃，保溫8小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，采用高溫淬火和高溫回火工藝(顯著高于高強度螺栓的傳統淬火、回火溫度)，以及淬火前的正火預處理，保證了1300MPa級高強度螺栓良好的綜合力學性能，其淬火溫度為935℃，保溫25分鐘，油冷，回火溫度615℃，保溫120分鐘，水冷。在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為940℃，保溫40分鐘后，空冷。在滾壓圓角工序時，再采用噴丸工序與滾壓圓角工序結合形成復合強化工序。
研究1300MPa級高強度螺栓的制造工藝，特別是表面強化(如滾絲、滾壓、噴丸)和表面處理，如DAC(達克羅)處理、磷化處理，對螺栓表面殘余應力、疲勞性能和延遲斷裂性能的影響。初步研究表明，螺栓的滾絲、滾壓、噴丸表面強化除具有提高疲勞性能的常規作用外，還可以提高延遲斷裂性能和降低缺口敏感性，而DAC(達克羅)和磷化處理表面處理則會減小螺栓表面的殘余壓應力，由此降低疲勞性能。
應用42CrMoVNb新鋼種，其化學成份見表1，研制出國內最新的1300MPa級高強度螺栓，其主要力學性能見表2。
表1 42CrMoVNb鋼的化學成份(質量分數，％)
表2 1300MPa級高強度螺栓的主要力學性能
權利要求
1.一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序、表面處理工序和探傷工序，其特征在于所述的冷鐓成型工序前的退火工序采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為740℃～760℃，保溫5～8小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，淬火溫度為920℃～940℃，保溫20～30分鐘，油冷，回火溫度590℃～615℃，保溫90～120分鐘，水冷。
2.根據權利要求1所述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為920℃～940℃，保溫20～40分鐘后，空冷。
3.根據權利要求1或2所述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在滾壓圓角工序時，再采用噴丸工序與滾壓圓角工序形成復合強化工序。
4.根據權利要求1所述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其特征在于其在冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為740℃，保溫5小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，其淬火溫度為920℃，保溫20分鐘，油冷，回火溫度590℃，保溫90分鐘，水冷。
5.根據權利要求1或2所述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其特征在于其冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為750℃，保溫6小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，其淬火溫度為930℃，保溫30分鐘，油冷，回火溫度600℃，保溫100分鐘，水冷，在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為920℃，保溫20分鐘后，空冷。
6.根據權利要求1所述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為760℃，保溫7小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，其淬火溫度為940℃，保溫25分鐘，油冷，回火溫度610℃，保溫110分鐘，水冷，在滾壓圓角工序時，再采用噴丸工序與滾壓圓角工序形成復合強化工序。
7.根據權利要求1所述的一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在冷鐓成型工序前采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為755℃，保溫8小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，其淬火溫度為935℃，保溫25分鐘，油冷，回火溫度615℃，保溫120分鐘，水冷，在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為940℃，保溫40分鐘后，空冷，在滾壓圓角工序時，再采用噴丸工序與滾壓圓角工序結合形成復合強化工序。
全文摘要
本發明涉及一種1300MPa級以上高強度螺栓的制造工藝。它依序包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序與噴丸工序形成復合強化工序、表面處理工序和探傷工序，在所述的冷鐓成型工序前的退火工序采用一次球化退火工藝，其球化退火溫度為740℃～760℃，保溫5～8小時，爐冷至500℃出爐空冷，退火后硬度小于HV170；在所述的調質處理工序中，淬火溫度為920℃～940℃，保溫20～30分鐘，油冷，回火溫度590℃～615℃，保溫90～120分鐘，水冷。在調質處理工序前車削桿部工序后設有一正火預處理工序，其正火的溫度為920℃～940℃，保溫20～40分鐘后，空冷。本發明優化了高強度螺栓的制造工藝，解決更高強度下螺栓的延遲斷裂和疲勞斷裂問題。
文檔編號C21D9/00GK1443946SQ03113218
公開日2003年9月24日 申請日期2003年4月17日 優先權日2003年4月17日
發明者趙秀明, 朱云明 申請人:南京汽車集團有限公司