CN111020125A - 一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高性能紧固件制造技术领域，具体地，涉及一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，包括以下步骤：对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，得到紧固件线坯；对得到的紧固件线坯进行热处理：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理；最后对紧固件线坯进行回火处理；取出紧固件线坯，让其自然冷却即可；对得到的紧固件线坯浸入60~70℃的草酸溶液中，保温20~30min，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜；对紧固件线坯进行螺纹加工，得到抗拉强度上限1000 MPa、性能等级为9.8.9‑10.9的高强度耐腐蚀抗低温紧固件。
Description
技术领域
本发明属于高性能紧固件制造技术领域，具体地，涉及一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法。
背景技术
紧固件作为应用最广泛的机械基础件，在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表、用品等上面都可以看到各式各样的紧固件。在一些特殊的作业环境下，对于紧固件的性能要求有特殊的要求，如温度较低、腐蚀性液体等环境中，要求紧固件在保证机械性能的基础上，还要具有抗腐蚀性能、耐高低温性能、高强度性能。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法。
本发明所采用的技术方案：本发明提供了一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，包括如下步骤：
（a）对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，紧固件原材料进行减面率60%以上的冷变形，得到紧固件线坯；
（b）对步骤a得到的紧固件线坯进行热处理，使得不锈钢线材内部晶粒进行转变，形成大小均匀的晶粒，从而使得线材整体塑性好，有利于后期加工变形，并能提高线材的韧性和延展性。具体：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理，淬火油的温度在60~80℃之间，循环搅拌淬火油；最后对紧固件线坯进行回火处理；回火处理即在500~560℃保温2~3小时。取出紧固件线坯，让其自然冷却即可。所述加热炉是连续可控气氛网带炉。
（c）对步骤b得到的紧固件线坯浸入60~70℃的草酸溶液中，保温20~30min，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜。草酸溶液，包括如下重量份的组分：草酸40g/L、硫酸铁10g/L及亚硫酸氢钠5g/L。草酸盐薄膜的厚度为5μm-8μm。在成形加工过程中由于材料的粘性大造成粘模现象严重，不能连续生产，草酸盐薄膜可作为成形加工过程中的润滑膜，在成形加工过程中可以防止粘膜，实现连续生产，延长模具使用寿命。
（d）对步骤c得到的紧固件线坯进行螺纹加工，得到紧固件。螺纹加工采用滚丝或搓丝工艺。
进一步地，所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成： C：0 .1~2%、Si：≤3%、Mn：≤2%、S：≤0 .025%、P：≤0 .025%、Cr：0.4~1%、Ni：≤5%、W：1~2.7%、Mo：1%~3%、V：0.3~0.5%、Ti ：0.05~0.15%、Se：≤0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
优选的，所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成： C：0 .1~2%、Si：1~3%、Mn：1~2%、S：0~0 .025%、P：0~0 .025%、Cr：0.4~1%、Ni：2~5%、W：1~2.7%、Mo：1%~3%、V：0.3~0.5%、Ti ：0.05~0.15%、Se：0~0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
进一步地，步骤b中，所述渗碳处理即将紧固件送入加热炉，依次进入I区-IV区，I区至IV区加热温度均控制在950~1050℃之间，通入甲醇，通入量为20~40mL/min，通入丙烷，控制碳势为0 .40％±0 .04％，紧固件线坯在加热炉中保温0.5~1小时。
进一步地，步骤b中，所述淬火处理是将紧固件投入到淬火槽进行淬火处理，淬火油的温度在60~80℃之间，循环搅拌淬火油；所述淬火油为高速淬火油。
本发明的有益效果是：
（1）本发明得到抗拉强度上限1000 MPa、性能等级为9.8 .9-10 .9的高强度耐腐蚀抗低温紧固件；
（2）本发明紧固件的原材料中含有Si，形成的晶相能有效提高耐腐蚀性，使紧固件既有强度高、耐热性好、耐磨性好、又具有良好的耐腐蚀性；
（3）本发明的紧固件在成型加工处理工艺前，在紧固件线坯表面形成了一层草酸薄膜作为润滑膜，在成形加工过程中可以防止粘膜，实现连续生产，延长模具使用寿命；
（4）本发明的热处理工艺使得不锈钢线材内部晶粒进行转变，形成大小均匀的晶粒，从而使得线材整体塑性好，有利于后期加工变形，并能提高线材的韧性和延展性。
具体实施方式
下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1：
一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，包括如下步骤：
（a）对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，紧固件原材料进行减面率60%以上的冷变形，得到紧固件线坯；
（b）对步骤a得到的紧固件线坯进行热处理，使得不锈钢线材内部晶粒进行转变，形成大小均匀的晶粒，从而使得线材整体塑性好，有利于后期加工变形，并能提高线材的韧性和延展性。具体：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理，淬火油的温度在60℃之间，循环搅拌淬火油；最后对紧固件线坯进行回火处理；回火处理即在500℃保温3小时。取出紧固件线坯，让其自然冷却即可。所述加热炉是连续可控气氛网带炉。
（c）对步骤b得到的紧固件线坯浸入60℃的草酸溶液中，保温20min，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜。草酸溶液，包括如下重量份的组分：草酸40g/L、硫酸铁10g/L及亚硫酸氢钠5g/L。草酸盐薄膜的厚度为5μm-。在成形加工过程中由于材料的粘性大造成粘模现象严重，不能连续生产，草酸盐薄膜可作为成形加工过程中的润滑膜，在成形加工过程中可以防止粘膜，实现连续生产，延长模具使用寿命。
（d）对步骤c得到的紧固件线坯进行螺纹加工，得到紧固件。螺纹加工采用滚丝或搓丝工艺。
进一步地，所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成：C：2%、Si：3%、Mn：2%、S：0 .005%、P：0 .005%、Cr：0.8%、Ni：3%、W：1.8%、Mo：1%、V：0.3%、Ti ：0.15%、Se：0.05%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
进一步地，步骤b中，所述渗碳处理即将紧固件送入加热炉，依次进入I区-IV区，I区至IV区加热温度均控制在950℃之间，通入甲醇，通入量为20mL/min，通入丙烷，控制碳势为0 .40％±0 .04％，紧固件线坯在加热炉中保温1小时。
实施例2：
一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，包括如下步骤：
（a）对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，紧固件原材料进行减面率60%以上的冷变形，得到紧固件线坯；
（b）对步骤a得到的紧固件线坯进行热处理，使得不锈钢线材内部晶粒进行转变，形成大小均匀的晶粒，从而使得线材整体塑性好，有利于后期加工变形，并能提高线材的韧性和延展性。具体：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理，淬火油的温度在70℃之间，循环搅拌淬火油；最后对紧固件线坯进行回火处理；回火处理即在520℃保温2.5小时。取出紧固件线坯，让其自然冷却即可。所述加热炉是连续可控气氛网带炉。
（c）对步骤b得到的紧固件线坯浸入60℃的草酸溶液中，保温30分钟，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜。草酸溶液，包括如下重量份的组分：草酸40g/L、硫酸铁10g/L及亚硫酸氢钠5g/L。草酸盐薄膜的厚度为6μm。在成形加工过程中由于材料的粘性大造成粘模现象严重，不能连续生产，草酸盐薄膜可作为成形加工过程中的润滑膜，在成形加工过程中可以防止粘膜，实现连续生产，延长模具使用寿命。
（d）对步骤c得到的紧固件线坯进行螺纹加工，得到紧固件。螺纹加工采用滚丝或搓丝工艺。
进一步地，所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成：C：1%、Si：1%、Mn：2%、S：0 .005%、P：0 .001%、Cr：1%、Ni：3%、W：2%、Mo：2%、V：0.5%、Ti ：0.1%、Se：0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
进一步地，步骤b中，所述渗碳处理即将紧固件送入加热炉，依次进入I区-IV区，I区至IV区加热温度均控制在1000℃，通入甲醇，通入量为28mL/min，通入丙烷，控制碳势为0.40％±0 .04％，紧固件线坯在加热炉中保温30分钟。
实施例3：
一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，包括如下步骤：
（a）对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，紧固件原材料进行减面率60%以上的冷变形，得到紧固件线坯；
（b）对步骤a得到的紧固件线坯进行热处理，使得不锈钢线材内部晶粒进行转变，形成大小均匀的晶粒，从而使得线材整体塑性好，有利于后期加工变形，并能提高线材的韧性和延展性。具体：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理，淬火油的温度在70℃之间，循环搅拌淬火油；最后对紧固件线坯进行回火处理；回火处理即在520℃保温2.5小时。取出紧固件线坯，让其自然冷却即可。所述加热炉是连续可控气氛网带炉。
（c）对步骤b得到的紧固件线坯浸入80℃的草酸溶液中，保温30分钟，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜。草酸溶液，包括如下重量份的组分：草酸40g/L、硫酸铁10g/L及亚硫酸氢钠5g/L。草酸盐薄膜的厚度为7μm。在成形加工过程中由于材料的粘性大造成粘模现象严重，不能连续生产，草酸盐薄膜可作为成形加工过程中的润滑膜，在成形加工过程中可以防止粘膜，实现连续生产，延长模具使用寿命。
（d）对步骤c得到的紧固件线坯进行螺纹加工，得到紧固件。螺纹加工采用滚丝或搓丝工艺。
进一步地，所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成：C：2%、Si：3%、Mn：1.5%、S：0 .005%、P：0%、Cr：0.6%、Ni：4%、W：2.7%、Mo：1%、V：0.5%、Ti ：0.05%、Se：0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
进一步地，步骤b中，所述渗碳处理即将紧固件送入加热炉，依次进入I区-IV区，I区至IV区加热温度均控制在1000℃，通入甲醇，通入量为28mL/min，通入丙烷，控制碳势为0.40％±0 .04％，紧固件线坯在加热炉中保温30分钟。
实施例4：
一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，包括如下步骤：
（a）对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，紧固件原材料进行减面率60%以上的冷变形，得到紧固件线坯；
（b）对步骤a得到的紧固件线坯进行热处理，使得不锈钢线材内部晶粒进行转变，形成大小均匀的晶粒，从而使得线材整体塑性好，有利于后期加工变形，并能提高线材的韧性和延展性。具体：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理，淬火油的温度在80℃，循环搅拌淬火油；最后对紧固件线坯进行回火处理；回火处理即在560℃保温2小时。取出紧固件线坯，让其自然冷却即可。所述加热炉是连续可控气氛网带炉。
（c）对步骤b得到的紧固件线坯浸入60℃的草酸溶液中，保温30分钟，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜。草酸溶液，包括如下重量份的组分：草酸40g/L、硫酸铁10g/L及亚硫酸氢钠5g/L。草酸盐薄膜的厚度为8μm。在成形加工过程中由于材料的粘性大造成粘模现象严重，不能连续生产，草酸盐薄膜可作为成形加工过程中的润滑膜，在成形加工过程中可以防止粘膜，实现连续生产，延长模具使用寿命。
（d）对步骤c得到的紧固件线坯进行螺纹加工，得到紧固件。螺纹加工采用滚丝或搓丝工艺。
进一步地，所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成：C：0.1%、Si：3%、Mn：1%、S：0 .025%、P：0 .001%、Cr：0.4%、Ni：2%、W：1%、Mo：1.3%、V：0.3%、Ti：0.15%、Se：0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
进一步地，步骤b中，所述渗碳处理即将紧固件送入加热炉，依次进入I区-IV区，I区至IV区加热温度均控制在1050℃之间，通入甲醇，通入量为32mL/min，通入丙烷，控制碳势为0 .40％±0 .04％，紧固件线坯在加热炉中保温40分钟。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（a）对紧固件原材料进行冷拔或冷轧，紧固件原材料进行减面率60%以上的冷变形，得到紧固件线坯；
（b）对步骤a得到的紧固件线坯进行热处理：先在加热炉中对紧固件线坯进行渗碳处理；然后从炉中取出，马上将紧固件线坯投入到淬火油槽中进行淬火处理；最后对紧固件线坯进行回火处理；取出紧固件线坯，让其自然冷却即可；
（c）对步骤b得到的紧固件线坯浸入60~70℃的草酸溶液中，保温20~30min，在紧固件线坯的表面形成草酸盐薄膜；
（d）对步骤c得到的紧固件线坯进行螺纹加工，得到紧固件。
2. 根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成： C：0 .1~2%、Si：≤3%、Mn：≤2%、S：≤0 .025%、P：≤0 .025%、Cr：0.4~1%、Ni：≤5%、W：1~2.7%、Mo：1%~3%、V：0.3~0.5%、Ti ：0.05~0.15%、Se：≤0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
3. 根据权利要求2所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：所述紧固件原材料由以下质量百分含量的的成分组成： C：0 .1~2%、Si：1~3%、Mn：1~2%、S：0~0 .025%、P：0~0 .025%、Cr：0.4~1%、Ni：2~5%、W：1~2.7%、Mo：1%~3%、V：0.3~0.5%、Ti ：0.05~0.15%、Se：0~0.1%，余量为Fe和不可避免的杂质元素，各元素的总和为100%。
4. 根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述渗碳处理即将紧固件送入加热炉，依次进入I区-IV区，I区至IV区加热温度均控制在950~1050℃之间，通入甲醇，通入量为20~40mL/min，通入丙烷，控制碳势为0 .40％±0 .04％，紧固件线坯在加热炉中保温0.5~1小时。
5.根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述淬火处理是将紧固件投入到淬火槽进行淬火处理，淬火油的温度在60~80℃之间，循环搅拌淬火油；所述淬火油为高速淬火油。
6.根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述回火处理即在500~560℃保温2~3小时。
7.根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：步骤c所述草酸溶液，包括如下重量份的组分：草酸40g/L、硫酸铁10g/L及亚硫酸氢钠5g/L。
8.根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：步骤c所述草酸盐薄膜的厚度为5μm-8μm。
9.根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：步骤d所述螺纹加工采用滚丝或搓丝工艺。
10. 根据权利要求1所述的一种高强度抗低温耐腐蚀紧固件的制备方法，其特征在于：得到抗拉强度上限1000 MPa、性能等级为9.8 .9-10 .9的紧固件。
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