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    緊固件科普篇

    發表時間:2020-5-10 9:31:55  作者:三圓  來源:三圓  瀏覽量:2360

    一般墊圈和擋圈不經熱處理直接使用。要求高的可采用中碳鋼或中碳合金鋼調質后使用。 彈性墊圈(包括彈簧墊圈、齒形或鋸齒形鎖緊圈、鞍形或波形墊圈三種)和彈性擋圈大多數都用彈簧鋼制造。其熱處理工藝和彈簧鋼相似。彈簧墊圈是用梯形彈簧鋼絲卷制而成;齒形或鋸形鎖緊墊圈、鞍形或波形彈性墊圈和彈性擋圈等都是用彈簧鋼板沖壓成形的。材料的供貨狀態要求經過球化退火,保證細晶粒的球狀碳化物組織。

    這類零件的淬火工藝為:65Mn淬火溫度為820~840°C,60Si2Mn為860-880°C,70鋼為780~830°C。因為都是小件或薄形零件,設備選用上要考慮零件自加熱區直接落入淬火池,以盡最大可能縮短淬火延遲時間。淬火介質一般都用油淬,有的使用硝鹽浴淬火?;鼗饻囟纫话阍?80~450°C,可以根據每個品種的要求及材料的不同而作相應調整。淬火加熱時必須嚴格防止脫碳和氧化。大批量生產都是在帶有保護氣氛的振底爐或網帶爐生產線上按照淬火→清洗→回火順序自動進行的。零星小批零件可在鹽浴爐中加熱淬火,一般回火爐中回火。鹽浴爐必須要嚴格脫氧,當原材料脫碳超差時,必須進行復碳淬火。這類零件的硬度檢查方法為:有的可以直接在洛氏硬度計上測量,有的使用表面洛氏硬度計測量。有的由于尺寸過細或過薄,只能在顯微硬度計上測量。彈性、韌性和氫脆檢查,可參考表25,并詳細按所列標準檢查。這里不再贅述。

    銷的種類很多,根據使用條件不同,其材料選擇和熱處埋要求也各不相同,GB/T121 規定了各種錐銷及柱銷的技術條件。碳素結構鋼和合金結構鋼制造的銷類,一般經過調質處理,其熱處理工藝和設備基本上與螺紋緊固件相同。為防止大氣或海水腐蝕,對受力不大的銷,可選用銅或銅合金制造。在高溫或耐蝕條件下使用的銷,可根據具體工作條件選用1Cr13、2Cr13、Cr17Ni2或1Cr18Ni9Ti等不銹鋼。

    碳素鋼鉚釘的原材料要經球化退火。鐓制后會出現冷作硬化,為了恢復可鉚接所需要的塑性,應進行再結晶退火,奧氏體不銹鋼要消除冷作硬化,再結晶退火作用不大,應重新固溶,即加熱到1000℃~1050℃后淬水,以達到軟化的目的。

    緊固件的質量檢查和控制
    緊固件的熱處理,除了一般的質量檢查和控制之外,還有一些特殊的質量檢查和控制。

    脫碳和滲碳
    由于金相檢查受觀察者的主觀判斷不一限制,難以定量判斷,當產生爭議時,國標GB/T3098.1-2000和GB/T3098.3 還規定了用硬度法仲裁。硬度法規定用0.3kgf載荷的顯微硬度計測量,檢查是在相鄰的兩個螺紋牙上進行的。

    測出HV0.3 1,HV0.3 2和HV0.3 3 三點的顯微硬度值,當
    HV0.3 2≥HV0.3 1 -30——①
    HV0.3 3≤HV0.3 1+30——②

    時為合格。
    以上兩式實際上給出了零件表面脫碳和滲碳的公差帶。
    式①規定了在2點處因脫碳造成的硬度降低不得超過30HV0.3;
    式②規定了在3點處因滲碳造成的硬度升高不得超過30HV0.3。

    在大批量熱處理生產過程中,金相法也好,顯微硬度法也好,只能是定時抽檢。因為其檢查時間長,成本高。為了及時判斷爐子的控碳情況,可以用火花檢測和洛氏硬度(表面洛氏最好)檢測對脫碳和滲碳作初步判斷。當然這要求操作者要有熟練的技巧和火花鑒別能力。洛氏硬度檢測是在六角螺栓的一個側面上進行。先把淬過火的零件的一個六角平面用砂紙輕輕磨光,測第一次洛氏硬度。然后再把這個面在砂輪機上磨去0.5mm左右,再測一次洛氏硬度。如果兩次的硬度值基本相同說明既不脫碳、也不滲碳。前次硬度低于后次時,說明表面脫碳。前次硬度高于后次硬度時,說明表面滲碳。在一般情況下,兩次硬度差在HRC5以內時,用金相法或顯微硬度法檢查時,零件的脫碳或滲碳基本在合格范圍內。但這種檢測只適合較大螺距的緊固件。

    許多尺寸微小的緊固件表面不允許脫碳和增碳。用顯微硬度計測量硬度時,可以直接判斷零件表面有無脫碳或增碳。如果測量表面顯微硬度低(或高),而換做表面洛氏或洛氏硬度計測量則合格,就可以直接判斷表面脫碳(或增碳)了。因為顯微硬度測試力很小,僅作用于很淺的表面,當有表面脫碳(或增碳)現象時,測試值會明顯的低于(或高于)無脫碳數值。

    硬度與強度的關系
    在螺紋緊固件檢測中,不能簡單地根據硬度值,查相關手冊,折合成強度值。這中間有一個淬透性因素的影響。因為GB/T3098.1 和GB/3083 中規定仲裁硬度是在零件橫截面的1/2半徑處測量。拉力試樣也是從1/2半徑處截取。因而,不能排除零件中心部分有低硬度低強度部分存在。一般情況下,材料的淬透性好,螺桿部橫截面上硬度能均勻分布。只要硬度合格,強度和保證應力也能達到要求。但是當材料的淬透性差時,雖然按規定的部位檢查,硬度是合格的,但強度和保證應力往往達不到要求。尤其是表面硬度趨于下限時。為了把強度和保證應力控制在合格范圍之內,往往提高硬度的下限值。如8.8級的硬度控制范圍:對M16以下各規格為26-31HRC,M16及以上規格為28-34HRC為宜。10.9級控制在36~39HBC為宜。

    再回火試驗
    8.8~12.9級的螺栓、螺釘和螺柱,應進行比表13,列出的回火溫度低10℃、保溫30min的再回火試驗。在同一試樣上,試驗前后三點硬度平均值之差不得低于20HV。再回火試驗可以檢查因淬火不足,用過低的回火溫度來勉強達到規定硬度范圍的不正確工藝,以保證零件的綜合力學性能。特別是低碳馬氏體鋼制造的螺紋緊固件,采用低溫回火,盡管其它力學性能可以達到要求,但測量保證應力時,殘留伸長量波動很大,遠遠大于12.5μm。而且在某些使用條件下會發生突然斷裂現象。在一些汽車及建筑用螺栓中,已出現過突然斷裂事故。通過再回火試驗,緊固件的硬度就會明顯下降,可發現淬火不足的問題。當采用高于表13的最低回火溫度回火后,可以消除上述現象。用馬氏體剛制造10.9級螺栓時,應當特別慎重。

    氫脆的敏感性隨緊固件強度增加而增加。對于≥10.9級的外螺紋或表面淬硬的自攻螺釘以及帶有淬硬鋼制墊圈的組合螺釘等緊固件,為了減小氫脆危險,要求電鍍后進行去氫處理。去氫處理應在電鍍后4h內,在烘箱或回火爐中進行,溫度為190-230℃,去氫時間從到溫開始計算。彈性墊圈和彈性擋圈都在各自標準中規定了防止氫脆的技術要求和檢查規程。

    螺紋緊固件可用旋緊的辦法,在專用夾縣上,旋到使螺桿承受相當于保證應力的載荷下,試驗最少應持續48h,而緊固件應至少每隔24h重新擰緊一次,并施加到初始的擰緊扭矩或載荷。松開后螺紋固件不產生斷裂。這種方法就作為氫脆的檢查方法。氫脆試驗的靈敏度取決于電鍍后試驗的開始時間。所以這種試驗應盡快進行,不允許超過電鍍結束后24h。
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