不锈耐热钢螺栓的热处理

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　　众所周知，不锈耐热钢按其钢材内部组织特征可分奥氏体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型四类。耐热不锈钢不能进行淬火回火，它的强度只能通过冷作硬化及合金元素强化成沉淀硬化等方法获得。目前，不锈钢和耐热钢紧固件的热处理，大都采用企业标准或各单位的专用工艺文件进行加工。由于对热处理工艺规范、设备、工艺、质量控制及检验的有关方面较严格,为提高不锈钢、耐热钢紧固件的发展和品质提升,我们进行了一些必要的摸索。

　　1.钢材分析

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　　1.0--1.3升发动机排气歧管催化器壳体连接用六角螺栓，要求采用0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢制造。根据GB/T1221-1992耐热钢化学成分，对照GB/T14992-1994高温合金的化学成分，它们的化学成分基本一致。见表1。

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　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢是奥氏体型耐热不锈钢，也可称为高温合金。该钢退火状态下塑性和韧性较好，可以进行冷镦成形，切削加工性能和热处理性能良好，可使用到650-700℃，用于耐热、耐腐蚀的受力的发动机壳体螺栓完全可行，具有高强度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久强度、良好的抗氧化性。

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　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢可作为耐热钢使用，也可以当作高温合金使用。在GB/T14992-1994中高温合金牌号为GH2132，相当于美国AISI/ASTM A638标准中为660钢和日本JIS G4315标准中的SUS660钢。

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　　奥氏体型不锈钢0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢可作为耐热钢使用，这是由于奥氏体的再结晶温度高，铁和其它元素的原子在其中的扩散系数小，故其强化稳定性比铁素体高，用于工作温度高于650℃的发动机耐热紧固件多系奥氏体材料，是以奥氏体型不锈钢为基础添加一些热强性的合金元素而成。它们既可作为耐蚀性使用，也可作为耐热钢使用。

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢含有大量的奥氏体稳定化元素，如铬、镍、钼、钛等合金元素。铬、镍在奥氏体型耐热钢中，能提高其抗氧化性；钼能提高奥氏体型钢的热强性；钛是比铬更易与碳结合形成稳定碳化物的元素，钛含量1.90%可以使大部分的碳存在于钛的碳化物之中，从而改善钢的抗晶间腐蚀能力。合金添加中有Al等元素，这种材料经过高温处理，并进行长时间的时效后，在组织中析出一种弥散的金属化合物，从而使该材料的抗拉强度提高。

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　　1.工艺设计

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　　发动机排气歧管用六角头螺栓，规格M8*20、M8*45，要求机械性能＞7T级，硬度25HRCmin，抗拉强度Rm＞780MPa。为此，我们进行了热处理工艺探索。热处理工艺试验参考国外相关工艺，修正某些参数，获得符合要求的机械性能。同时，根据工厂的生产现状，进行一些必要的摸索，确定我们的生产方式与可行的热处理工艺。

　　2.1生产工艺流程

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　　备料—固溶—冷镦—再结晶退火—去应力回火—切六角头—搓丝—清洗—稳定化处理—时效—着色上蜡。

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　　冷镦用耐热0Cr15Ni25Ti2MoAlVB钢丝牌号化学成分符合GB/T1221或GB/T14992标准，固溶状态交货，室温硬度≥200HRW。为了达到M8螺栓丝坯尺寸φ7.02-φ7.05必须经过材料高温拉拔,这时材料硬度可达到38HRc以上,不能进行冷镦成型,应进行固溶处理,以达到软化的目的。

　　2.1.1固溶

　　成品丝固溶温度采用990±10℃保温1.5h,然后水冷。固溶处理，就是将刚加热至高温，使碳化物得到充分溶解，然后迅速冷却，得到单一奥氏体组织。经固溶处理后，硬度最低、塑性韧度良好，硬度在17-20HRc，这时加工成型性能最好。