一種疲勞強度較高螺栓的制造方法
【專利摘要】一種疲勞強度較高螺栓的制造方法，取用真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的具有如下化學成分的鋼錠軋制的線材，C：0.27～0.32%，Si：0.05～0.10%，Mn：0.9～1.1%，S：≤0.001%，P：≤0.002%，Ni：≤0.25%，Cr：≤0.10%，Cu：≤0.10%，V：≤0.003%，Nb：≤0.003%；把線材球化退火；把退火線材做酸洗、磷化、冷拔、冷鐓，得到螺栓毛坯；把螺栓毛坯除磷再作調質處理；把調質后的毛坯噴丸處理；對噴丸后的毛坯桿部做精車加工，對桿部擬制螺紋段作拋光處理再作磷化處理后；在磷化毛坯上滾制螺紋，得到疲勞強度較高的螺栓。本發明采用優質線材、優化合理的工藝步驟，制作的螺栓產品在達到力學性能的前提下，顯著提高螺栓的疲勞強度，滿足內燃機缸蓋螺栓的使用要求。
【專利說明】一種疲勞強度較高螺栓的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種螺栓的制造方法，特別是一種制作螺栓的材料和制作螺栓的加工步驟。
【背景技術】
[0002]有些用鋼材制成的機械零件在工作過程中所受的荷載是隨時間作周期性變化的交變荷載，由于鋼材機械零件中有裂紋等缺陷，在加工時也會產生一定的缺陷，在交變荷載下經過較長時間的工作后，缺陷逐漸延伸擴大，使鋼材機械零件發生突然斷裂，這種現象稱為疲勞破壞。
[0003]材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為材料的疲勞強度。
[0004]疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一，疲勞破壞前沒有明顯的變形，所以疲勞破壞經常造成重大事故。
[0005]機械零件疲勞破壞的主要原因是所用材料、制作工藝和使用時的交變荷載。交變荷載的應力幅越大、應力循環次數越多，機械零件就越容易疲勞破壞。
[0006]在交變荷載一定的條件下，制作機械零件所用材料和制作工藝是疲勞破壞的主要原因。所以在制作承受交變載荷的機械零件時，選擇疲勞強度較高的鋼材是最重要的前提條件。
[0007]內燃機缸蓋是用螺栓連接在缸體上的。內燃機缸蓋螺栓在使用時受到的是交變荷載。目前在設計和制作內燃機缸蓋螺栓時，通常是把螺栓的工作應力、強度都視為固定值，制作內燃機缸蓋螺栓時，是按一定的強度選取普通的鋼材制作。由于內燃機缸蓋螺栓在使用時受到的是交變荷載，所以要求內燃機缸蓋螺栓的疲勞強度較高。上述普通鋼材中夾雜物較多，使用時，夾雜物處會形成疲勞裂紋，制作內燃機缸蓋螺栓時，對鋼材的熱處理方法和制作工藝也不盡優化合理，使普通鋼材的疲勞強度不是很高，不適于制作內燃機缸蓋螺栓。內燃機缸蓋螺栓應采用疲勞強度較高的鋼材。
[0008]在制作內燃機缸蓋螺栓時，不僅需要取用綜合力學性能好、特別是疲勞強度較高的鋼材，還需要對上述疲勞強度較高的鋼材作優化合理的熱處理，優化合理的加工步驟，才能制作出適合在交變荷載下使用的疲勞強度較高的內燃機缸蓋螺栓。
[0009]現有技術中，沒有適于制造疲勞強度較高螺栓的制造方法。
【發明內容】
[0010]本發明的目的是為了克服上述不足，提出一種疲勞強度較高螺栓的制造方法。
[0011]本發明是用如下方法實現的。
[0012]疲勞強度較高的螺栓制造方法有如下步驟:
1.取用真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的具有如下化學成分的鋼錠軋制的線材，
C:0.27~0.32%, Si:0.05~0.10%, Mn:0.9~1.1%，S: ≤ 0.001%, P: ≤ 0.002%, Ni:≤0.25%, Cr≤ 0.10%, Cu:≤ 0.10%, V ≤0.003%, Nb:≤ 0.003% ；2.把上述線材作球化退火處理，球化退火的方法是:
先把線材加熱到760°C，在760°C下用甲醇裂解氣保護保溫3小時，然后降溫到670°C，在670°C下用甲醇裂解氣保護保溫4小時，最后隨爐冷至500°C出爐空冷，得到球化退火線材；
3.把球化退火線材進行酸洗、磷化、冷拔、冷鐓，得到螺栓毛坯；
4.把螺栓毛坯作除磷處理，得到除磷螺栓毛坯；
5.把除磷螺栓毛坯在連續式氣體保護網帶爐上進行調質處理，調質處理的條件是:碳勢為0.34%，淬火為860°C，保溫120分鐘，淬火后硬度大于HRC50，回火溫度為520°C，保溫135分鐘，回火硬度為HRC35-38，得到調質螺栓毛坯；
6.把調質螺栓毛坯作噴丸處理，得到噴丸螺栓毛坯；
7.對噴丸螺栓毛坯的桿部作精車加工，得到精車螺栓毛坯；
8.對精車螺栓毛坯桿部的擬制螺紋段作拋光處理，得到拋光螺栓毛坯；
9.把拋光螺栓毛坯作磷化處理，得到磷化螺栓毛坯；
10.在磷化螺栓毛坯上滾制螺紋，得到疲勞強度較高的螺栓。
[0013]用本發明有如下優點:
1.采用的鋼材是真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的鋼錠軋制的優質線材，綜合力學性能好，硫、磷有害元素含量特別低，夾雜物特別少，有效地提高材料的疲勞強度；
2.鋼材中含錳量較高，而錳是擴大奧氏體相區元素，即使Fe-C相圖Al點下降，球化退火工藝一般在加熱到ACl以上2(T30°C保溫，使滲碳體溶入奧氏體基體，然后再冷卻到Arl以下1(T20°C長期保溫，使滲碳體成球狀物析出，從而獲得較好的冷變形能力；
3.線材經球化退火，再經冷拔、冷鐓制成螺栓毛坯后進行調質的熱處理，較好地提高螺栓產品的綜合力學性能，特別是螺栓產品的疲勞強度；
4.把調質螺栓毛坯作噴丸處理，噴丸后螺栓毛坯表面強化缺陷較少，表面形成殘余壓應力強化，有利于提聞廣品的疲勞強度；
5.在螺栓毛坯精車加工后，與傳統工藝相比增加了對螺栓桿部拋光的工藝，拋光后螺栓毛坯表面缺陷較少，表面質量較高，能有效防止疲勞裂紋源的形成，有利于提高產品的疲勞強度；
6.拋光螺栓毛坯磷化后再滾制螺紋時，因螺栓毛坯磷化后的表面層有潤滑作用，滾制螺紋后表面的顯微裂紋較少，與傳統滾制螺紋后再磷化的現有技術相比，有利于提高產品的疲勞強度。
[0014]用本方法用真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的鋼錠軋制的優質線材，采用優化合理的工藝步驟，制作的螺栓產品在達到產品的力學性能的前提下，顯著提高螺栓的疲勞強度，滿足內燃機缸蓋螺栓的使用要求。
[0015]下面結合實施例，對本發明作進一步地說明。
[0016]實施例1
疲勞強度較高的螺栓制造方法有如下步驟:
1.取用真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的具有如下化學成分的鋼錠軋制的線材，
C:0.28%, Si:0.06%, Mn:0.95%, S:≤ 0.001%, P:≤ 0.002%, N1:≤0.25%, Cr:≤ 0.10%,Cu:≤ 0.10%, V ≤0.003%, Nb:≤ 0.003%,；2.把上述線材作球化退火處理，球化退火的方法是:
先把線材加熱到760°C，在760°C下用甲醇裂解氣保護保溫3小時，然后降溫到670°C，在670°C下用甲醇裂解氣保護保溫4小時，最后隨爐冷至500°C出爐空冷，得到球化退火線材；
3.把球化退火線材進行酸洗、磷化、冷拔、冷鐓，得到螺栓毛坯；
4.把螺栓毛坯作除磷處理，得到除磷螺栓毛坯；
5.把除磷螺栓毛坯在連續式氣體保護網帶爐上進行調質處理，調質處理的條件是:碳勢為0.34%，淬火為860°C，保溫120分鐘，淬火后硬度大于HRC50，回火溫度為520°C，保溫135分鐘，回火硬度為HRC35-38，得到調質螺栓毛坯；
6.把調質螺栓毛坯作噴丸處理，得到噴丸螺栓毛坯；
7.對噴丸螺栓毛坯的桿部作精車加工，得到精車螺栓毛坯；
8.對精車螺栓毛坯桿部的擬制螺紋段作拋光處理，得到拋光螺栓毛坯；
9.把拋光螺栓毛坯作磷化處理，得到磷化螺栓毛坯；
10.在磷化螺栓毛坯上滾制螺紋，得到疲勞強度較高的螺栓。
[0017]實施例2
疲勞強度較高的螺栓制造方法有如下步驟:
1.取用真空電弧熔煉加電渣 重熔鑄造成的具有如下化學成分的鋼錠軋制的線材，
C: 0.30%, Si:0.08%, Mn:1.0%, S S≤ 0.001%, P S ≤0.002%, Ni S 0.25%, Cr S 0.10%,Cu:≤ 0.10%, V 0.003%, Nb:≤ 0.003%,；
其它同實施例1。
[0018]實施例3
疲勞強度較高的螺栓制造方法有如下步驟:
1.取用真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的具有如下化學成分的鋼錠軋制的線材，
C: 0.31%, Si:0.09%, Mn: 1.05%, S: ≤ 0.001%, P: ≤ 0.002%, Ni: ≤0.25%, Cr:(0.10%, Cu:≤ 0.10%, V 0.003%, Nb:≤ 0.003%,；
其它同實施例1。
【權利要求】
1.一種疲勞強度較高螺栓的制造方法，其特征在于:有如下步驟: (1)取用真空電弧熔煉加電渣重熔鑄造成的具有如下化學成分的鋼錠軋制的線材，
C:0.27~0.32%, Si:0.05~0.10%, Mn:0.9~1.1%，S: ≤ 0.001%, P: ≤ 0.002%, Ni:(0.25%, Cr 0.10%, Cu:≤ 0.10%, V 0.003%, Nb:≤ 0.003% ； (2)把上述線材作球化退火處理，球化退火的方法是: 先把線材加熱到760°C，在760°C下用甲醇裂解氣保護保溫3小時，然后降溫到670°C，在670°C下用甲醇裂解氣保護保溫4小時，最后隨爐冷至500°C出爐空冷，得到球化退火線材； (3)把球化退火線材進行酸洗、磷化、冷拔、冷鐓，得到螺栓毛坯； (4)把螺栓毛坯作除磷處理，得到除磷螺栓毛坯； (5)把除磷螺栓毛坯在連續式氣體保護網帶爐上進行調質處理，調質處理的條件是:碳勢為0.34%，淬火為860°C，保溫120分鐘，淬火后硬度大于HRC50，回火溫度為520°C，保溫135分鐘，回火硬度為HRC35-38，得到調質螺栓毛坯； (6)把調質螺栓毛坯作噴丸處理，得到噴丸螺栓毛坯； (7)對噴丸螺栓毛坯的桿部作精車加工，得到精車螺栓毛坯； (8)對精車螺栓毛坯桿部的擬制螺紋段作拋光處理，得到拋光螺栓毛坯； (9)把拋光螺栓毛坯作磷化處理，得到磷化螺栓毛坯； (10)在磷化螺栓毛坯上滾制螺紋，得到疲勞強度較高的螺栓。
2.按權利要求1所述的疲勞強度較高的螺栓制造方法，其特征是:所述線材的化學成分是:
C: 0.30%, Si:0.08%, Mn:1.0%, S:≤ 0.001%, P S 0.002%, N1:≤ 0.25%, Cr S 0.10%,Cu:≤ 0.10%, V 0.003%, Nb:≤ 0.003%。
3.按權利要求1所述的疲勞強度較高的螺栓制造方法，其特征是: 所述線材的化學成分是:
C: 0.31%, Si:0.09%, Mn: 1.05%, S: ≤ 0.001%, P: ≤ 0.002%, Ni: ≤ 0.25%, Cr:(0.10%, Cu:≤ 0.10%, V 0.003%, Nb:≤ 0.003%。
【文檔編號】C21D1/25GK103820726SQ201410096264
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月17日 優先權日:2014年3月17日
【發明者】王奎, 黃振凱, 秦法召 申請人:河南賽諾米特種設備有限公司