專利名稱：低碳錳鈮鋼緊固件冷塑強化工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬工件冷熱加工工藝的改進，特別適用于汽車、拖拉機等車輛高強度螺栓、螺母高強度緊固件及小軸桿件的生產制造。
在本發明以前，國內外對3.8級高強度螺栓的生產一般仍采用中碳調質(淬火加高溫回火)強化制造，此工藝不僅設備投資大，能耗高，工藝復雜，同時產品質量很不穩定，經常產生淬火軟點，硬度不均，氧化脫碳變形開裂等缺陷，尤其是有的螺栓公稱尺寸大部分處于“危險淬火尺寸”范圍之內。淬火裂紋極易發生，其裂紋率平均30%左右，造成大批廢品。
本發明的目的在于克服傳統工藝的不足之處，進而提高產品質量，提高綜合經濟效益，選擇和設計一種能滿足國家技術標準要求的理想的材料和工藝方法。
本發明是這樣實現的一、正確選定適合于冷塑變形強化的原材料。根據金屬材料微合金化、冷塑強化和時效沉淀強韌化三位一體的復合強韌化技術理論基礎，正確地選擇了冷塑形變強化的原材料低碳錳鈮鋼-熱軋形材作為制作高強度螺栓螺母的材料。二、優化設計低碳錳鋼冷拔強化，冷塑性變形強化工藝方案。我們選用的方案之一是選用直徑12毫米的14MnNb鋼控軋線材分別拔制成直徑11.5毫米至7.5毫米等十多種不同直徑的冷拔料，并分別進行機械性能檢驗，根據檢驗實驗結果，做出冷塑變形特性曲線，從而確定出最佳的塑變量和變形工藝方案。三、正確地選擇時效處理方法。對于冷塑變形試棒分組進行不同溫度，不同時間的時效處理方法，選擇了加熱溫度自150℃至450℃的10多個溫度點，加熱時間1-4小時的不同時間，并根據結果，繪制時效溫度與機械性能關系圖表，從而確定出最佳的時效溫度和時間。經過多次反復實驗，確定了低碳錳鈮鋼高強度螺栓螺母冷塑強化總的工藝流程為低碳錳鈮鋼形材料冷塑強化→下料→時效處理→校直→平頭倒角→齊總長→倒角→精磨→滾絲→發蘭→入庫。
本發明的特點和優點是一、采用低碳錳鈮鋼成形的控軋線材經過冷塑變形使工件成型而不需要進行熱處理調質即能達到高強度螺栓螺母所需求的綜合機械性能。完全可以達到GB3038.1-82《緊固件機械性能》所規定的國家標準。二、其冷塑變形方式可采用冷拔、冷墩或冷擠壓變形，其變形次數可采用一次或多次形變成型。其冷塑形變量為10-44%。三、時效強韌化處理最佳的加熱溫度為200℃-400℃，時效時間為1-3小時。四、本發明與傳統的制作工藝相比，比傳統的調質工藝減少了調質、粗磨、探傷及冷拔酸洗4道工序，節省了工序，降低了消耗，并且減少了廢品損失，按生產一萬件螺栓計算可比傳統工藝凈增效益1800元，對于一個年產1500萬件螺栓的中型工廠來說可純增效益270萬元。
本發明不僅可以在高強度螺栓、螺母緊固件生產廠家進行推廣，同時還可以廣泛地應用于結構比較簡單的桿軸件，由于省去了調質熱處理工序，標準件生產廠家也可應用此項發明生產高強非標緊固件。
發明人的一個實施例是應用14MnNb控軋鋼線材采用冷拔強化，時效強韌化等上述工藝過程，生產制造的492Q缸蓋螺栓，經河北省產品質量監督檢驗所全面檢測，產品質量完全合格，經用戶試用，受到用戶北京內燃機總廠的好評。下面是北京內燃機總廠對我廠14MnNb缸蓋螺栓與45＃鋼缸蓋螺栓性能檢測對比結果。
492缸蓋螺栓<Mn>實物的機械性能表
權利要求
1.低碳錳鈮鋼緊固件冷塑強化工藝，其特征是將成型的熱軋型材經過冷塑變形使工件成型，其冷塑形變量為10-44%形變強化后，再經過時效強韌化處理，其最佳的時效溫度為200℃-400℃，時效時間為1-3小時，工件經時效處理后然后進行精磨、滾絲和發蘭等后序工序。
2.根據權利要求1所說的工藝，其特征在于所述的冷塑變形，其變形方式可采用冷拔，冷墩或冷擠壓變形，其形變次數可采用一次或多次形變成型。
全文摘要
本發明采用低碳錳鈮鋼冷塑強化制造高強度螺栓螺母等緊固件，各項性能完全可以達到GB3098。1-82所規定的國家標準，且機械性能優于中碳鋼調質件。采用本發明不僅可以節省價格昂貴的熱處理設備投資，降低能耗，從根本上避免了因調質而產生的大批廢品，而且可省去四道生產工序，具有非常明顯經濟效益的社會效益。
文檔編號C21D8/06GK1047698SQ90103330
公開日1990年12月12日 申請日期1990年6月30日 優先權日1990年6月30日
發明者孫桂芬, 謝瑞生, 劉振邦, 費金元 申請人:河北高強度螺絲廠