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紧固件科普篇

发表时间:2020-5-10 9:31:55  作者:三圆  来源:三圆  浏览量:2360

一般垫圈和挡圈不经热处理直接使用。要求高的可采用中碳钢或中碳合金钢调质后使用。 弹性垫圈(包括弹簧垫圈、齿形或锯齿形锁紧圈、鞍形或波形垫圈三种)和弹性挡圈大多数都用弹簧钢制造。其热处理工艺和弹簧钢相似。弹簧垫圈是用梯形弹簧钢丝卷制而成;齿形或锯形锁紧垫圈、鞍形或波形弹性垫圈和弹性挡圈等都是用弹簧钢板冲压成形的。材料的供货状态要求经过球化退火,保证细晶粒的球状碳化物组织。

这类零件的淬火工艺为:65Mn淬火温度为820~840°C,60Si2Mn为860-880°C,70钢为780~830°C。因为都是小件或薄形零件,设备选用上要考虑零件自加热区直接落入淬火池,以尽最大可能缩短淬火延迟时间。淬火介质一般都用油淬,有的使用硝盐浴淬火。回火温度一般在380~450°C,可以根据每个品种的要求及材料的不同而作相应调整。淬火加热时必须严格防止脱碳和氧化。大批量生产都是在带有保护气氛的振底炉或网带炉生产线上按照淬火→清洗→回火顺序自动进行的。零星小批零件可在盐浴炉中加热淬火,一般回火炉中回火。盐浴炉必须要严格脱氧,当原材料脱碳超差时,必须进行复碳淬火。这类零件的硬度检查方法为:有的可以直接在洛氏硬度计上测量,有的使用表面洛氏硬度计测量。有的由于尺寸过细或过薄,只能在显微硬度计上测量。弹性、韧性和氢脆检查,可参考表25,并详细按所列标准检查。这里不再赘述。

销的种类很多,根据使用条件不同,其材料选择和热处埋要求也各不相同,GB/T121 规定了各种锥销及柱销的技术条件。碳素结构钢和合金结构钢制造的销类,一般经过调质处理,其热处理工艺和设备基本上与螺纹紧固件相同。为防止大气或海水腐蚀,对受力不大的销,可选用铜或铜合金制造。在高温或耐蚀条件下使用的销,可根据具体工作条件选用1Cr13、2Cr13、Cr17Ni2或1Cr18Ni9Ti等不锈钢。

碳素钢铆钉的原材料要经球化退火。镦制后会出现冷作硬化,为了恢复可铆接所需要的塑性,应进行再结晶退火,奥氏体不锈钢要消除冷作硬化,再结晶退火作用不大,应重新固溶,即加热到1000℃~1050℃后淬水,以达到软化的目的。

紧固件的质量检查和控制
紧固件的热处理,除了一般的质量检查和控制之外,还有一些特殊的质量检查和控制。

脱碳和渗碳
由于金相检查受观察者的主观判断不一限制,难以定量判断,当产生争议时,国标GB/T3098.1-2000和GB/T3098.3 还规定了用硬度法仲裁。硬度法规定用0.3kgf载荷的显微硬度计测量,检查是在相邻的两个螺纹牙上进行的。

测出HV0.3 1,HV0.3 2和HV0.3 3 三点的显微硬度值,当
HV0.3 2≥HV0.3 1 -30——①
HV0.3 3≤HV0.3 1+30——②

时为合格。
以上两式实际上给出了零件表面脱碳和渗碳的公差带。
式①规定了在2点处因脱碳造成的硬度降低不得超过30HV0.3;
式②规定了在3点处因渗碳造成的硬度升高不得超过30HV0.3。

在大批量热处理生产过程中,金相法也好,显微硬度法也好,只能是定时抽检。因为其检查时间长,成本高。为了及时判断炉子的控碳情况,可以用火花检测和洛氏硬度(表面洛氏最好)检测对脱碳和渗碳作初步判断。当然这要求操作者要有熟练的技巧和火花鉴别能力。洛氏硬度检测是在六角螺栓的一个侧面上进行。先把淬过火的零件的一个六角平面用砂纸轻轻磨光,测第一次洛氏硬度。然后再把这个面在砂轮机上磨去0.5mm左右,再测一次洛氏硬度。如果两次的硬度值基本相同说明既不脱碳、也不滲碳。前次硬度低于后次时,说明表面脱碳。前次硬度高于后次硬度时,说明表面渗碳。在一般情况下,两次硬度差在HRC5以内时,用金相法或显微硬度法检查时,零件的脱碳或渗碳基本在合格范围内。但这种检测只适合较大螺距的紧固件。

许多尺寸微小的紧固件表面不允许脱碳和增碳。用显微硬度计测量硬度时,可以直接判断零件表面有无脱碳或增碳。如果测量表面显微硬度低(或高),而换做表面洛氏或洛氏硬度计测量则合格,就可以直接判断表面脱碳(或增碳)了。因为显微硬度测试力很小,仅作用于很浅的表面,当有表面脱碳(或增碳)现象时,测试值会明显的低于(或高于)无脱碳数值。

硬度与强度的关系
在螺纹紧固件检测中,不能简单地根据硬度值,查相关手册,折合成强度值。这中间有一个淬透性因素的影响。因为GB/T3098.1 和GB/3083 中规定仲裁硬度是在零件横截面的1/2半径处测量。拉力试样也是从1/2半径处截取。因而,不能排除零件中心部分有低硬度低强度部分存在。一般情况下,材料的淬透性好,螺杆部横截面上硬度能均匀分布。只要硬度合格,强度和保证应力也能达到要求。但是当材料的淬透性差时,虽然按规定的部位检查,硬度是合格的,但强度和保证应力往往达不到要求。尤其是表面硬度趋于下限时。为了把强度和保证应力控制在合格范围之内,往往提高硬度的下限值。如8.8级的硬度控制范围:对M16以下各规格为26-31HRC,M16及以上规格为28-34HRC为宜。10.9级控制在36~39HBC为宜。

再回火试验
8.8~12.9级的螺栓、螺钉和螺柱,应进行比表13,列出的回火温度低10℃、保温30min的再回火试验。在同一试样上,试验前后三点硬度平均值之差不得低于20HV。再回火试验可以检查因淬火不足,用过低的回火温度来勉强达到规定硬度范围的不正确工艺,以保证零件的综合力学性能。特别是低碳马氏体钢制造的螺纹紧固件,采用低温回火,尽管其它力学性能可以达到要求,但测量保证应力时,残留伸长量波动很大,远远大于12.5μm。而且在某些使用条件下会发生突然断裂现象。在一些汽车及建筑用螺栓中,已出现过突然断裂事故。通过再回火试验,紧固件的硬度就会明显下降,可发现淬火不足的问题。当采用高于表13的最低回火温度回火后,可以消除上述现象。用马氏体刚制造10.9级螺栓时,应当特别慎重。

氢脆的敏感性随紧固件强度增加而增加。对于≥10.9级的外螺纹或表面淬硬的自攻螺钉以及带有淬硬钢制垫圈的组合螺钉等紧固件,为了减小氢脆危险,要求电镀后进行去氢处理。去氢处理应在电镀后4h内,在烘箱或回火炉中进行,温度为190-230℃,去氢时间从到温开始计算。弹性垫圈和弹性挡圈都在各自标准中规定了防止氢脆的技术要求和检查规程。

螺纹紧固件可用旋紧的办法,在专用夹县上,旋到使螺杆承受相当于保证应力的载荷下,试验最少应持续48h,而紧固件应至少每隔24h重新拧紧一次,并施加到初始的拧紧扭矩或载荷。松开后螺纹固件不产生断裂。这种方法就作为氢脆的检查方法。氢脆试验的灵敏度取决于电镀后试验的开始时间。所以这种试验应尽快进行,不允许超过电镀结束后24h。
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