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            【緊固件知識】緊固件熱處理知識問答

            作者: 來源:螺絲君 日期:2022/1/27 8:12:15 人氣:81

            緊固件熱處理,是一個復雜的過程,有許多細節需要掌握。


            今天,螺絲君,梳理一些常見的問題和答案,希望幫助了解相關基本概念。



            1、緊固件為什么熱處理?

             

            我們可以把原因分成三大類:

            1、提高零件強度;

            2、提高表面硬度及強度;

            3、提高可加工性和細化顯微組織。



            淬火、回火和等溫淬火屬于第一類,表面硬化屬于第二類,工藝退火屬于第三類。


            2、緊固件的熱處理方式一樣嗎?

             

            不同材料的熱處理機理,往往是不同的。例如,鋁合金螺栓和合金鋼緊固件的強化機制完全不同。


            此外,使用相似材料的緊固件,也會根據不同需求進行不同的熱處理。例如,自攻螺紋螺栓,很可能是表面硬化或淬火,普通鋼制螺栓,是淬火和回火。


            3、回火的重要性?

             

            鋼件淬火時,奧氏體晶體重排形成中心體四方馬氏體晶體形態。當這種情況發生時,新的晶格會處于高度的應力中,鋼材比熱處理前更硬更強,但也更脆,由于太脆了,不能在某些類型的負載下服役,否則很可能很容易損壞。


            所以,我們必須通過回火來改變這種情況。將零件重新引入爐子,爐子的溫度設置在臨界奧氏體轉變溫度以下指定的時間內。這樣零件變得不那么脆了,但也失去了一些硬度。


            適當的回火溫度和回火時間,是熱處理企業必須控制的兩個重要參數。


            如果回火溫度不夠高,或者零件在那個溫度下加熱的時間不夠長,零件就會回火不夠,這意味著它們仍然會有些脆。

             

            4、什么是調質?

             

            調質指的是淬火和回火的熱處理工藝,也是大多數中等強度(8.8級)和高強度(10.9級、12.9級)緊固件的熱處理工藝。

             

            有三個比較關鍵重要的步驟:


            • 緊固件被加熱足夠長的時間,以充分達到臨界奧氏體化溫度(這是鋼將重新排列成表面中心立方晶體結構的奧氏體);


            • 當完全轉變為100%奧氏體時,零件在一種物質中淬火,將迅速降低其溫度。使其轉化成中心體四方馬氏體組織。馬氏體非常堅硬,但它也很脆弱;


            • 零件淬火后太脆而不能投入使用。為了解決這個問題,第三步是將零件重新加熱到略低于臨界奧氏體轉變溫度的溫度,并保持一段時間。這有緩解淬火沖擊引起的晶格應力的作用,使零件不那么脆。


             5、什么是脫碳?

             

            當鋼被加熱到高溫時(例如奧氏體化)溫度)時,原子被激發并四處運動。這意味著它們更容易與周圍的物質發生反應,或大氣中碳含量低于零件時,那么會導致零件脫碳。


            暴露的零件時間越長或不平衡越嚴重,從零件中提取的碳就越多,這種情況是不期望得到的??赡軙е侣菁y強度不夠或表面更容易萌生疲勞裂紋。

             

            當然,碳也可以向相反的方向流動。如果大氣中碳的含量比零件多,碳會進入零件導致滲碳。



            6、等溫淬火是什么?

            淬火和回火是用以形成馬氏體。等溫淬火是形成另一種又硬又強的貝氏體。在許多方面,等溫淬火與淬火和回火相似,但有兩個非常明顯的區別。


            • 等溫淬火開始時是在奧氏體化溫度下對零件進行足夠長的時間的加熱,使其結構完全轉變為奧氏體。然后在液熔鹽下保溫一段時間,使零件轉變為貝氏體,然后放置空氣中冷卻。


            • 第二個顯著區別是,與馬氏體不同,貝氏體不需要回火,當完全轉換時,這個過程就完成了。


            7、等溫淬火有優勢嗎?

             

            等溫淬火,適合于形狀復雜,變形小,精度高,處理后具有高硬度和強韌性的工件,如齒輪,刀具、彈簧鋼夾等。

             

            8、感應淬火,它是如何應用在緊固件上的?


            感應淬火,是唯一一種可以選擇熱處理部位的加工工藝。


            使用感應加熱線圈,使相應的區域在奧氏體化溫度以上快速加熱,而不是加熱整個部分。


            然后將零件淬火,選擇性硬化加熱區域。常用于某些自攻螺栓螺紋的尾部。


            9、零件表面如何硬化?


            表面硬化的方法主要有三種:

            1、滲碳

            2、氮化

            3、碳氮共滲。

             

            雖然這三種工藝中的任何一種都可以用于緊固件。


            在滲碳條件下,零件在爐中的時間越長,滲碳層越深,表面越硬。


            由于滲碳需要很長時間才能產生深層硬化,因此這一過程速度慢,很少用于像緊固件這樣的批量產品中。


            滲氮和滲碳一樣,在表面形成了堅硬和堅固的氮化物。同樣,這是一個緩慢的過程,很少使用緊固件。碳氮共滲更適用于緊固件的表面硬化。


            熱處理裝置將游離氨注入奧氏體化爐的富碳氣氛中,這些元素被吸收,并一起工作形成硬化表面,比只使用碳或氮更快。

             

            10、去應力和退火有區別嗎?

             

            去應力在臨界奧氏體化溫度下加工零件。


            因此,這種效果是為了減輕成形過程中留下的殘余應力。


            退火在奧氏體化溫度以上進行,根據所采用的工藝,可以得到均勻、柔軟、可成型的的珠光體組織。

             

            11、淬火開裂的原因是什么?

             

            淬火裂紋是圍繞著淬火過程發生的一系列復雜事件的結果。


            本質上,當鋼材從奧氏體轉變為馬氏體時,由于原子重新排列進入新的晶格,會發生體積膨脹。當大直徑零件(或截面面積大的零件)淬火時,進行由外向內(或芯)部轉換,膨脹的芯部與已經膨脹的堅硬的外殼相互作用,產生殘余應力。


            如果產生的殘余應力超過局部抗拉強度,則產生裂紋,可快速在整個零件蔓延,合金鋼制造的零件,通常比普通碳素鋼制造的零件更容易淬火開裂。

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