高强度紧固件的材料选择与热处理(4)

因此可以看出热处理工艺参数对产品性能影响很大，这个高强度螺栓性能不合格的案例，主要是淬火时工艺不当(冷却不当)所造成的。

2

碳势的控制：

碳势的控制，一般是指渗碳时，炉内气氛的控制，各种渗碳剂（如煤油、甲醇、丙烷等）在热处理中产生分解。分解后的炉内气氛一般由CO等多种混合气体组成。

这些气体中、CO是起渗碳作用的是起脱碳作用的，是中性气体。它们的作用有强有弱，相互之间还会产生相互反应与化合，情况比较复杂，综合在一起，要进行分析。目前控制技术比较先进，一般来说，碳势是各种气体综合效果后得出的结果。

测量碳势的方法与仪器主要有氯化锂露点仪，CO与红外线分析仪、氧探头及电热丝电阻探头。由于探测技术的发展，目前各项仪器分析测量由微机控制，得出综合的碳势数值。

保护气氛，碳势控制执行的几个原则：

1）

?保护热处理炉内产品，力争做到不脱碳、不增碳。（表面与心部硬度要求）

2）

?不同热处理炉碳势控制状况不同，例如：网带炉碳势控制要略高一些，比箱式炉密封多用炉（丰东炉子）要高。

3）

?具体气氛控制主要是根据产品的含碳量多少来确定渗碳气氛中的碳势（例子42CrMo与20MnTiB）。

3

回火的组织转变与作用：

1）

回火：

回火工艺往往是容易忽视的环节，一般工程师认为硬度回下来即完成回火过程。实质上回火和淬火，同样是热处理的重要环节，回火有三重功能：

消除热应力，防止在工作状态应力扩张引起裂纹扩展，这点比较容易理解。

消除组织应力，一些在瞬时没有转变为马氏体的残余奥氏体，得到动力后会转变成马氏体；组织转变完成后，位向差异也会同时达到缓解和完成。如果组织应力没有消除，奥氏体组织在运动转变为马氏体中，由于组织结构不同，存在位向差异，尤其是晶体主轴的不同，结构上存在疏密的区别；这种组织位差，通过充分回火，会得到调整，组织结构趋向均匀。这样就会消除组织转变而产生的应力。如果不及时充分回火，位向差→发展成微裂纹→进而造成裂纹→造成开裂。组织应力不消除，一般讲韧性值会降低，具体反映在性能测试上，断面收缩率，延伸率较低，甚至不能达到标准要求；同时由于组织应力存在，低温冲击试验测试中，低温冲击值不到的可能性极大。

碳化物的转变：一些在高温状态下熔化的合金与碳化物，通过回火重新析出，这时合金元素与碳化物分布更加均匀、更加细小、更加弥散，使合金元素在晶体中的各个部位分布趋向合理，消除合金元素不均匀所造成的薄弱环节，有利于组织的改善。

2）

回火的种类：

低温回火：150℃----250℃?减少应力、稳定产品几何尺寸，防止产品在使用中变形与开裂，同时要保持高的硬度和强度。

中温回火：300℃----450℃?保持较高的硬度，使产品在高强度的前提下，具有一定的韧性，例如弹簧。

高温回火：500℃----650℃?强度与韧性综合性能良好，一般高强度紧固件的高温回火选择在这个区域范围。

时效回火：100℃----160℃?保持高的硬度、稳定产品的几何尺寸，代替自然时效。

去氢回火：190℃----230℃?硬度保持基本不变，消除氢脆影响。

3）

回火脆性及其防止：

回火脆性有两种：

低温回火脆性：温度区间250—400℃。

性质：不可逆的，跳过这个区间，提高回火温度，脆性会消失，再重新在这一区间回火，不会重新出现回火脆性，因此称为不可逆的。

造成原因：马氏体分解时，碳化物的薄片沿马氏体条片状析出，这种薄的碳化物片又硬又脆，降低马氏体断裂强度，形成脆性。

高温回火脆性：温度区间500—650℃，根据钢材合金元素构成的种类及数量，脆性区域有差别。

性质：具有可逆性，如果出现，可以重新加热回火，采用快速冷却的方法进行消除。

造成原因：在这一区间P、Sb、Sn、As等微量元素及Cr、Ni、Mn、Si等合金元素会在组织中析出，并且通过不断地加热，会向晶界处移动，降低了晶界间的结合强度，严重的会造成晶间微裂纹的产生，甚至会造成高强度紧固件使用中断裂。

高温回火脆性恰巧是在高强度紧固件调质回火的区间，必须予以重视。在回火后可以采取快速冷却方法，避免或减少这些元素聚集的时间，从而有效地防止高温回火脆性的产生。

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常用高强度紧固件用钢的性能

（见图表六）

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