高温高强度紧固件的热处理

高温高强度紧固件的热处理

高温用紧固件对其制造材料有较高要求。这是因为紧固件成形后，还需经过热处理和表面处理，以达到特定的力学性能，故要求材料必须有较好的淬透性，回火稳定性和良好的综合力学性能；紧固件工作期间承受各种应力，为保持构件稳定，要求紧固件具有足够的冲击韧性、较低的缺口敏感性、良好的抗蠕变性能以及耐蚀、抗高温和良好的抗延迟破坏性。

　　根据美国ASTM A193/A193M《高温下的合金钢和不锈钢螺栓材料》标准，生产适用于高温环境下使用的压力容器、阀、法兰和配件上的紧固件。现简单介绍B7高温高强度紧固件的热处理。

　　1. B7级钢成分和力学性能
　　B7、B7M采用铬钼合金钢，选用美国牌号AISI 4140、4142和4145，相当于国内的42CrMo钢。其化学成分见表1。根据标准要求，对B7、B7M螺栓联接件应在液体介质中淬火后回火，对B7M级最后的回火温度最低不少于620℃，在螺纹辗制后进行。

　　2.生产工艺及试验条件
　　2.1生产工艺
　　螺栓工艺流程：下料——机加工——滚丝——调质——表面处理——探伤。下料前直接拉拔至成品丝，头标采用冲床完成，滚丝采用国产滚丝机，滚丝模为国产的Cr12MoV，硬度为61~62HRC。螺母工艺流程：下料——热锻——机加工——调质——攻丝——表面处理——探伤。机加工时内孔车至小径d0-0.05，调质后内孔会涨大，车内孔时小径d控制在0-0.15，产品要倒角。调质热处理在JN—660—QF连续式网带炉中进行。
　　2.2试验条件
　　根据实际使用要求和试验要求，试制的螺栓有3/4—20×4 1/2，1/2—13×31/2，螺母有3/4，1＂。拉伸试验采用实物螺栓和标准拉伸试样，标准试样是2英寸长，保证载荷试验均采用实物螺母，按GB/T3098.1、GB/T3098.2进行。

　　3.试验结果与分析
　　3.1热处理工艺及组织与强度
　　调质淬火要获得马氏体或马氏体十贝氏体淬火组织，高温回火后变成再结晶铁素体和均匀分布的碳化物组织(回火索氏体)。高温回火后钢的力学性能基本上取决于铁素体的状态以及碳化物相的本质、数量和分散度，加入的合金元素都能提高高温回火钢的硬度和强度，但会降低塑性。形成碳化物的合金元素，能使碳化物质点高度分散，阻碍碳化物聚集，从而能有效地提高强度，特别是屈服强度。
　　细分B7钢化学成分，铬、锰提高强度的原因是既能增加铁素体的分散度，又能强化铁素体；硅溶入铁素体起强化作用，同时又阻碍碳的扩散，使碳化物不易聚集；钼是强碳化物形成元素，能减缓碳的扩散，即使碳化物难以溶解，又使碳化物不易聚集，同时使α固溶体的马氏体形态保持到更高的回火温度，从而能提高α固溶体的再结晶温度，使钢具有更高的回火稳定性。