高溫用緊固件對其製造材料有較高要求。這是因為緊固件成形后,還需經過熱處理和表面處理,以達到特定的力學性能,故要求材料必須有較好的淬透性,回火穩定性和良好的綜合力學性能;緊固件工作期間承受各種應力,為保持構件穩定,要求緊固件具有足夠的衝擊韌性、較低的缺口敏感性、良好的抗蠕變性能以及耐蝕、抗高溫和良好的抗延遲破壞性。 根據美國ASTM A193/A193M《高溫下的合金鋼和不鏽鋼螺栓材料》標準,生產適用於高溫環境下使用的壓力容器、閥、法蘭和配件上的緊固件。現簡單介紹B7高溫高強度緊固件的熱處理。 1. B7級鋼成分和力學性能 B7、B7M採用鉻鉬合金鋼,選用美國牌號AISI 4140、4142和4145,相當於國內的42CrMo鋼。其化學成分見表1。根據標準要求,對B7、B7M螺栓聯接件應在液體介質中淬火后回火,對B7M級最後的回火溫度最低不少於620℃,在螺紋輾制後進行。 2.生產工藝及試驗條件 2.1生產工藝 螺栓工藝流程:下料——機加工——滾絲——調質——表面處理——探傷。下料前直接拉拔至成品絲,頭標採用沖床完成,滾絲採用國產滾絲機,滾絲模為國產的Cr12MoV,硬度為61~62HRC。螺母工藝流程:下料——熱鍛——機加工——調質——攻絲——表面處理——探傷。機加工時內孔車至小徑d0-0.05,調質后內孔會漲大,車內孔時小徑d控制在0-0.15,產品要倒角。調質熱處理在JN—660—QF連續式網帶爐中進行。 2.2試驗條件 根據實際使用要求和試驗要求,試製的螺栓有3/4—20×4 1/2,1/2—13×31/2,螺母有3/4,1"。拉伸試驗採用實物螺栓和標準拉伸試樣,標準試樣是2英寸長,保證載荷試驗均採用實物螺母,按GB/T3098.1、GB/T3098.2進行。 3.試驗結果與分析 3.1熱處理工藝及組織與強度 調質淬火要獲得馬氏體或馬氏體十貝氏體淬火組織,高溫回火后變成再結晶鐵素體和均勻分佈的碳化物組織(回火索氏體)。高溫回火后鋼的力學性能基本上取決於鐵素體的狀態以及碳化物相的本質、數量和分散度,加入的合金元素都能提高高溫回火鋼的硬度和強度,但會降低塑性。形成碳化物的合金元素,能使碳化物質點高度分散,阻礙碳化物聚集,從而能有效地提高強度,特別是屈服強度。 細分B7鋼化學成分,鉻、錳提高強度的原因是既能增加鐵素體的分散度,又能強化鐵素體;硅溶入鐵素體起強化作用,同時又阻礙碳的擴散,使碳化物不易聚集;鉬是強碳化物形成元素,能減緩碳的擴散,即使碳化物難以溶解,又使碳化物不易聚集,同時使α固溶體的馬氏體形態保持到更高的回火溫度,從而能提高α固溶體的再結晶溫度,使鋼具有更高的回火穩定性。
| |||||