高强度紧固件的材料选择与热处理(3)

例二．客户要求我们公司生产的M27X340的12?.9的双头螺栓，经过各项性能测试，数据已经出来，情况如下：

（一）检测情况

1．

机械性能：合格

Rm?1280?1280?1280

Rp0.2?1220?1200?1210

A?12?12?12

Z?48.5?49.5?48

2．

-20℃低温冲击：

20J?24J?25J?平均22J

3．

硬度：检测了12点，最高值HRC41.5，最低值HRC39.5?平均值HRC40

（二）性能数值指标分析：

机械性能指标来看，达到了技术要求。由于强度要求高，韧性必然会降低，-20℃平均低温冲击值只有22J。

根据材料与机械性能分析，在客户技术图审核中，我明确写上“不能有低温冲击要求”?，然后再签字，经过实际试验证明我的判断完全正确。因此今后在类似问题上，大家必须注意客户提出的条件，进行综合分析，再作出判断！去承接客户定单。

4

热处理设备的选择：

网带炉的局限性：适应于大批量、小规格、普通等级的产品，不适应于高等级大规格的产品，主要是加热方式存在一定的问题。

12.9级螺栓，可以采用丰东或者德国易卜生的箱形可控气氛的多用炉生产。这款炉子的加热方式作了很大改进，能够对有效直径比较大的产品，在热处理加热时，心部组织热量进行有效传递，有利于材料内部充分地加热和组织成份的转变与均匀化。

5

制造工艺：

先热处理后滚丝，容易产生缺陷，要先热处理—→表面磨削—→滚丝，质量可靠。

原因：表面容易产生脱碳与增碳，对螺纹强度产生严重影响，尤其在成品安装后，应力状态多变，影响螺纹间的结合强度，严重的会产生断裂。

02

热处理工艺

1

热处理加热淬火：

1).

?奥氏体化的原理：产品加热—→奥氏体初始（形核，组织开始转变）及条件(温度)—→合金碳化物开始溶解（温度、成份）—→奥氏体组织转变完成—→均匀化（组织与合金元素）—→开始长大。

时间选择是淬火质量的关键，一般来说是在是均匀化中期淬火冷却；过早淬火冷却，组织转变不充分，尤其是合金元素没有充分溶解到材料各个区域，影响性能；如果组织与成分均匀化完成，奥氏体组织粗大，也会影响性能

2).

淬火冷却，完成奥氏体到马氏体的组织转变是瞬时的，如果瞬时冷却不充分，就会存在非马氏体组织，严重影响产品性能。冷却介质，冷却温度，冷却均匀性，这些很容易忽视的问题，但是忽视了任何一方面，都会带来一定的隐患。

国家标准中规定心部区域马氏体组织必须＞90%，其实高强度紧固件来说，非马氏体组织的存在会导致性能急剧下降。

在一次性能测量中，螺栓的低温冲击韧性、断面收缩率、延伸率都没有达到标准要求，我们进行了各项分析，从金相图片分析中可以看出热处理工艺不当存在的明显缺陷。

例三：热处理不当引起的组织性能严重区别。某公司产品供应使用单位后，产生质量问题，一部分10.9级的高强度六角螺栓，在安装后发现断裂。从分析报告中可以看出，螺栓质量问题，主要是热处理不当所引起的。

断裂螺栓的金相分析照片中看出存在组织没有达到技术标准的要求，产品的心部存在贝氏体组织。这是由于热处理工艺存在严重的偏差，影响了热处理后的组织状况，边缘组织热处理后晶粒粗大，降低了产品的性能（见图表五b）；

而心部组织粗大的针叶分布在中轴左右，呈现羽毛状的组织，是典型的上贝氏体组织。（见图表五a）这二种组织状况，均属于组织状况不良，从图片上清晰可见，这充分说明是热处理工艺不当，是导致性能测量不合格原因。

形成贝氏体组织的原因，除了材料的原因外，热处理不当是主要原因（见图表五a）。在淬火冷却时，马氏体组织转变是瞬间，冷却速度太慢，而会造成局部区域来不及散热，形成相对温度偏高的等温区；由于冷却温度比较慢，心部组织来不及散热，冷却后得到的是贝氏体组织；

因此，贝氏体组织往往产生在心部区域，图表五a的贝氏体组织就是出现在心部区域。

图表五a：心部组织?图表五b：边缘组织

图表五：热处理后的组织状态500X

图五b是边缘组织的状况，尽管基本上是马氏体组织，但是马氏体组织比较粗大，而且可以看到在马氏体组织中，存在少量铁素体块。这种情况，是由于材料的先天不足，在加上淬火时工艺不当，形成马氏体组织粗大，导致性能下降。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1103/340.html