專利名稱：一種生產(chǎn)光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種對工件進(jìn)行加工成型的生產(chǎn)方法，特別是涉及一種以含有CrMo元素的低合金結(jié)構(gòu)鋼為原料加工全螺紋螺栓的生產(chǎn)方法。
目前國內(nèi)外生產(chǎn)高強(qiáng)度螺栓普遍采用的生產(chǎn)工藝是退火(760±20℃)——冷拔變形——校直——螺紋滾絲——調(diào)質(zhì)處理[淬火(860±20℃)+高溫回火(640℃)]，滾絲后的產(chǎn)品進(jìn)行“調(diào)質(zhì)處理”，導(dǎo)致表面質(zhì)量極差，若“調(diào)質(zhì)處理”在螺紋滾絲之前進(jìn)行，“調(diào)質(zhì)處理”產(chǎn)生的熱腐蝕坑，也嚴(yán)重影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量；采用氣體保護(hù)或真空處理，可以提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量，但致使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本大幅度提高，而且使用常規(guī)熱處理設(shè)備難以實現(xiàn)批量生產(chǎn)“超長”的螺栓產(chǎn)品(3.7米)。
國外早在80年代就已經(jīng)成功地生產(chǎn)出“光亮，超長，高強(qiáng)度全螺紋螺柱”，但均使用“氣體保護(hù)”或“真空處理”等專用設(shè)備，仍執(zhí)行“調(diào)質(zhì)處理”的熱處理工藝。我國市場目前尚沒有“光亮，超長，高強(qiáng)度全螺紋螺柱”的需求，其原因是沒有認(rèn)識到該產(chǎn)品具有使用方便，靈活，應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，加之目前現(xiàn)行的生產(chǎn)技術(shù)還不能生產(chǎn)出合乎“標(biāo)準(zhǔn)”要求的“產(chǎn)品”。在本發(fā)明問世之前，國內(nèi)還不能生產(chǎn)出滿足ASTM A-193 B7標(biāo)準(zhǔn)的“光亮，超長，高強(qiáng)度全螺紋螺柱”的合格產(chǎn)品。
針對以上提出的問題，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)光亮，超長，高強(qiáng)度全螺紋螺柱的生產(chǎn)方法，其目的在于減少″調(diào)質(zhì)處理″這一工藝步驟，提高產(chǎn)品質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)超長的螺栓產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種生產(chǎn)光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱的生產(chǎn)方法，其特征在于該生產(chǎn)方法采用如下步驟進(jìn)行(1)選材與預(yù)先熱處理；將熱軋狀態(tài)的35CrMo或42CrMo圓鋼材，采用低溫退火處理，550℃～650℃，保溫時間大于1小時，以便進(jìn)行“冷拔變形”；(2)冷變形工藝；采用“冷拔變形”縮徑，使圓鋼的表面質(zhì)量和尺寸精度達(dá)到“滾絲”前的技術(shù)要求，冷拔變形可采用一次冷拔或兩次冷拔工藝，總變形量應(yīng)大于12％；(3)回復(fù)再結(jié)晶熱處理工藝；冷變形后的材料經(jīng)回復(fù)再結(jié)晶退火處理，溫度為500℃～600℃，保溫時間大于2小時。
35CrMo可不進(jìn)行低溫退火處理，直接進(jìn)行冷拔變形；冷拔變形后，進(jìn)行“回復(fù)再結(jié)晶”退火處理，加熱溫度在500℃～600℃之間，保溫時間大于2小時。
本發(fā)明的優(yōu)點及效果本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明要點是首次采用“冷變形+回復(fù)再結(jié)晶退火”工藝制取“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”，該加工技術(shù)靠“冷拔變形”可提高強(qiáng)度10％以上，靠隨后的回復(fù)再結(jié)晶熱處理，提高其塑性指標(biāo)——延伸率，使延伸率δ5達(dá)到16％以上，依靠“冷變形”和“回復(fù)再結(jié)晶熱處理”工藝參數(shù)的有機(jī)配合，使“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”產(chǎn)品達(dá)到國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
具體分析該發(fā)明與現(xiàn)有以“調(diào)質(zhì)處理”工藝生產(chǎn)“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”相比較，有如下優(yōu)點(1)采用本發(fā)明后，冷拔變形前采用低溫退火(550℃～640℃)處理，使材料獲和良好的塑性，而不過多損失強(qiáng)度，具有節(jié)約能源的效果。
(2)采用“冷拔變形+回復(fù)再結(jié)晶退火”工藝取代“調(diào)質(zhì)處理”工藝，其意義是減少淬火工序，節(jié)約能源，使生產(chǎn)成本降低1000元/噸以上，同時產(chǎn)品表面光亮，無腐蝕坑，提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，使低成本生產(chǎn)“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”成為現(xiàn)實。
(3)采用本發(fā)明生產(chǎn)“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”，可不使用“氣體保護(hù)”和“真空處理”工藝，減少設(shè)備投資。該工藝中兩次使用的“退火處理”溫度低，范圍寬，不需要特殊的熱處理設(shè)備，生產(chǎn)中易于實施，因此具有較強(qiáng)的實用性。
(4)采用本發(fā)明低成本生產(chǎn)“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”，有利于該產(chǎn)品的推廣和應(yīng)用，同時產(chǎn)品表面光亮，無腐蝕坑，使低成本生產(chǎn)“超長高強(qiáng)度螺栓”成為現(xiàn)實，可給標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。(5)光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱是采用無切削加工擠壓成型的—種緊固件，應(yīng)用于壓力容器，油田鉆井，機(jī)械，冶金行業(yè)等任何需要高強(qiáng)度緊固件的場合。超長螺栓產(chǎn)品的使用非常廣泛和方便，可以靈活應(yīng)用于所需各種長度的場合，根據(jù)所需要的長度任意截取。本發(fā)明不僅適用于光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱的生產(chǎn)，也適用于短“螺栓”的生產(chǎn)。
下面通過實施方式對本發(fā)明加以具體描述本發(fā)明的工藝流程為低溫退火(560℃～640℃)——冷拔變形——回復(fù)再結(jié)晶退火(500℃～600℃)——校直——螺栓滾絲——浸油——裝箱。
實施本發(fā)明的要點是第一，選取35CrMo或42CrMo圓鋼作為原料，并進(jìn)行低溫退火；第二，采用“冷拔變形+回復(fù)再結(jié)晶退火“的工藝流程；第三，選擇合適的冷變形工藝，主要是合適的總變形率；第四；選擇合適的回復(fù)再結(jié)晶熱處理工藝，既合適的熱處理溫度和保溫時間。以下就工藝流程的實施要點敘述如下例一將原始性能為σb＝1125MPa，δ＝12％，φ22mm的42CrMo圓鋼于640℃退火1小時，經(jīng)冷拔變形縮徑至φ22mm，經(jīng)510℃再結(jié)晶退火2小時后，獲得的力學(xué)性能為σb＝21MPa，σ0.2＝771MPa，δ＝19％，ψ＝55％。例二將原始性能為σb＝1125MPa，δ＝12％，φ24mm的42CrMo圓鋼于600℃退火1小時，經(jīng)冷拔變形縮徑至φ22mm，經(jīng)520℃再結(jié)晶退火2小時后，獲得的力學(xué)性能為σb＝1008MPa，σ0.2＝915MPa，δ＝20.4％，ψ＝53％。例三將原始性能為σb＝950MPa，δ＝13％，φ20mm的35CrMo圓鋼直接冷拔，變形率為38.46％，經(jīng)600℃再結(jié)晶退火2小時后，獲得的力學(xué)性能為σb＝940MPa，σ0.2＝850MPa，δ＝17％，ψ＝53％。例四將原始性能為σb＝950MPa，δ＝13％，直徑為φ22mm的35CrMo圓鋼直接冷撥變形縮徑到直徑為φ19.2mm后，經(jīng)580℃再結(jié)晶退火2小時后，獲得的力學(xué)性能為σb＝892MPa，σ0.2＝849MPa，δ＝17.8％，ψ＝55％。
采用“冷拔變形”縮徑，使圓鋼的表面質(zhì)量和尺寸精度達(dá)到“滾絲”前的技術(shù)要求(精度在機(jī)械精加工的公差范圍內(nèi))，冷變形可采用一次冷拔或兩次冷拔工藝，總變形量應(yīng)大于12％，如果冷拔變形前，抗拉強(qiáng)度較低，可適當(dāng)提高變形率。該冷拔變形工藝可提高強(qiáng)度10％以上，但塑性指標(biāo)——延伸率，會大幅度降低，可通過回復(fù)再結(jié)晶熱處理工藝提高塑性。
半成品圓鋼校直后，執(zhí)行最終“螺紋滾絲”工藝，不影響材料的綜合力學(xué)性能，并使產(chǎn)品獲光亮的表面，從而實現(xiàn)了“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”的生產(chǎn)。該工藝中，兩次使用的“退火處理”溫度低，范圍寬，不需要特殊的熱處理設(shè)備，生產(chǎn)中易于實施，因此具有較強(qiáng)的實用性。
為生產(chǎn)“光亮，超長(3.7)高強(qiáng)度全螺紋螺柱”，采用“低溫退火”提高材料的塑性，而不過多損失強(qiáng)度；冷拔變形以提高材料的強(qiáng)度，并使表面質(zhì)量及尺寸精度達(dá)到滾絲前的技術(shù)要求；之后進(jìn)行的回復(fù)再結(jié)晶退火處理，既不影響尺寸精度，又可達(dá)到使材料“增強(qiáng)增韌”的效果；以“冷變形+回復(fù)再結(jié)晶退火”工藝取代常規(guī)的“調(diào)質(zhì)處理”工藝，降低生產(chǎn)成本，均為本發(fā)明所具有的特點?？上蚶渥冃萎a(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，大大提高材料的塑性，使延伸率大于16％，并兼有提高強(qiáng)度的作用，保證了材料的“強(qiáng)度與韌性”，使其具有良好的綜合力學(xué)性能；同時消除材料表面因“冷變形”產(chǎn)生的“冷作硬化”現(xiàn)象，降低了表面硬度，以便于后序工藝——“螺紋滾絲”的進(jìn)行。在滾絲工序之前進(jìn)行的“回復(fù)再結(jié)晶退火處理”，使用的溫度較低，處理后金屬表面不產(chǎn)生熱腐蝕坑，仍能保證被處理工件的表面粗糙度達(dá)到工藝的要求，其中“冷變形+回復(fù)再結(jié)晶退火處理”工藝應(yīng)用于“高強(qiáng)度螺栓”產(chǎn)品的生產(chǎn)具有創(chuàng)新性。以上產(chǎn)品綜合力學(xué)性能均達(dá)到美國ASTM A-193，B7標(biāo)準(zhǔn)及GB3098.1-82中8.8級以上標(biāo)準(zhǔn)的“光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱”技術(shù)，其特征在于采用“冷拔變形+回復(fù)再結(jié)晶退火”工藝流程，以取代傳統(tǒng)的“調(diào)質(zhì)處理”工藝；首先進(jìn)行“冷拔變形”，并控制總變形量不小于12％，為保證冷拔變形的進(jìn)行，42CrMo鋼可采用“低溫退火(550℃～640℃，保溫大于1小時)處理”以提高塑性，抗拉強(qiáng)度σb不低于830MPa，35CrMo可不進(jìn)行低溫退火處理，直接進(jìn)行冷拔變形；冷拔變形后，進(jìn)行“回復(fù)再結(jié)晶”退火處理，加熱溫度在500℃～600℃之間，保溫時間大于2小時，從而保證產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度σb≥870MPa，屈服強(qiáng)度σ0.2≥730MPa，延伸率δ5≥16％，斷面收縮率φ≥50％。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱的生產(chǎn)方法，其特征在于該生產(chǎn)方法采用如下步驟進(jìn)行(1)選材與預(yù)先熱處理；將熱軋狀態(tài)的35CrMo或42CrMo圓鋼材，采用低溫退火處理，550℃～650℃，保溫時間大于1小時，以便進(jìn)行“冷拔變形”；(2)冷變形工藝；采用“冷拔變形”縮徑，使圓鋼的表面質(zhì)量和尺寸精度達(dá)到“滾絲”前的技術(shù)要求(精度在機(jī)械精加工的公差范圍內(nèi))，冷拔變形可采用一次冷拔或兩次冷拔工藝，總變形量應(yīng)大于12％；(3)回復(fù)再結(jié)晶熱處理工藝；冷變形后的材料經(jīng)回復(fù)再結(jié)晶退火處理，溫度為500℃～600℃，保溫時間大于2小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)光亮、超長、高強(qiáng)度全螺紋螺柱的生產(chǎn)方法，其特征在于35CrMo不進(jìn)行低溫退火處理，直接進(jìn)行冷拔變形；冷拔變形后，進(jìn)行“回復(fù)再結(jié)晶”退火處理，加熱溫度在500℃～600℃之間，保溫時間大于2小時。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種加工成型的生產(chǎn)方法,特別是涉及一種以含有CrMo元素的低合金結(jié)構(gòu)鋼為原料加工全螺紋螺栓的生產(chǎn)方法。其特征在于該生產(chǎn)方法有采用如下步驟進(jìn)行:1選材與預(yù)先熱處理;2冷變形工藝;3回復(fù)再經(jīng)晶熱處理工藝。其優(yōu)點是采用本發(fā)明后,使材料獲得良好的塑性,提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量,使生產(chǎn)成本降低1000元/噸以上,具有節(jié)約能源的效果。
文檔編號B23G7/00GK1255417SQ9912257
公開日2000年6月7日 申請日期1999年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月30日
發(fā)明者田素貴 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)