一种疲劳强度较高螺栓的制造方法
【专利摘要】一种疲劳强度较高螺栓的制造方法，取用真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的具有如下化学成分的钢锭轧制的线材，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%；把线材球化退火；把退火线材做酸洗、磷化、冷拔、冷镦，得到螺栓毛坯；把螺栓毛坯除磷再作调质处理；把调质后的毛坯喷丸处理；对喷丸后的毛坯杆部做精车加工，对杆部拟制螺纹段作抛光处理再作磷化处理后；在磷化毛坯上滚制螺纹，得到疲劳强度较高的螺栓。本发明采用优质线材、优化合理的工艺步骤，制作的螺栓产品在达到力学性能的前提下，显著提高螺栓的疲劳强度，满足内燃机缸盖螺栓的使用要求。
【专利说明】一种疲劳强度较高螺栓的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种螺栓的制造方法，特别是一种制作螺栓的材料和制作螺栓的加工步骤。
【背景技术】
[0002]有些用钢材制成的机械零件在工作过程中所受的荷载是随时间作周期性变化的交变荷载，由于钢材机械零件中有裂纹等缺陷，在加工时也会产生一定的缺陷，在交变荷载下经过较长时间的工作后，缺陷逐渐延伸扩大，使钢材机械零件发生突然断裂，这种现象称为疲劳破坏。
[0003]材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为材料的疲劳强度。
[0004]疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一，疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故。
[0005]机械零件疲劳破坏的主要原因是所用材料、制作工艺和使用时的交变荷载。交变荷载的应力幅越大、应力循环次数越多，机械零件就越容易疲劳破坏。
[0006]在交变荷载一定的条件下，制作机械零件所用材料和制作工艺是疲劳破坏的主要原因。所以在制作承受交变载荷的机械零件时，选择疲劳强度较高的钢材是最重要的前提条件。
[0007]内燃机缸盖是用螺栓连接在缸体上的。内燃机缸盖螺栓在使用时受到的是交变荷载。目前在设计和制作内燃机缸盖螺栓时，通常是把螺栓的工作应力、强度都视为固定值，制作内燃机缸盖螺栓时，是按一定的强度选取普通的钢材制作。由于内燃机缸盖螺栓在使用时受到的是交变荷载，所以要求内燃机缸盖螺栓的疲劳强度较高。上述普通钢材中夹杂物较多，使用时，夹杂物处会形成疲劳裂纹，制作内燃机缸盖螺栓时，对钢材的热处理方法和制作工艺也不尽优化合理，使普通钢材的疲劳强度不是很高，不适于制作内燃机缸盖螺栓。内燃机缸盖螺栓应采用疲劳强度较高的钢材。
[0008]在制作内燃机缸盖螺栓时，不仅需要取用综合力学性能好、特别是疲劳强度较高的钢材，还需要对上述疲劳强度较高的钢材作优化合理的热处理，优化合理的加工步骤，才能制作出适合在交变荷载下使用的疲劳强度较高的内燃机缸盖螺栓。
[0009]现有技术中，没有适于制造疲劳强度较高螺栓的制造方法。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是为了克服上述不足，提出一种疲劳强度较高螺栓的制造方法。
[0011]本发明是用如下方法实现的。
[0012]疲劳强度较高的螺栓制造方法有如下步骤:
1.取用真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的具有如下化学成分的钢锭轧制的线材，
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.把上述线材作球化退火处理，球化退火的方法是:
先把线材加热到760°C，在760°C下用甲醇裂解气保护保温3小时，然后降温到670°C，在670°C下用甲醇裂解气保护保温4小时，最后随炉冷至500°C出炉空冷，得到球化退火线材；
3.把球化退火线材进行酸洗、磷化、冷拔、冷镦，得到螺栓毛坯；
4.把螺栓毛坯作除磷处理，得到除磷螺栓毛坯；
5.把除磷螺栓毛坯在连续式气体保护网带炉上进行调质处理，调质处理的条件是:碳势为0.34%，淬火为860°C，保温120分钟，淬火后硬度大于HRC50，回火温度为520°C，保温135分钟，回火硬度为HRC35-38，得到调质螺栓毛坯；
6.把调质螺栓毛坯作喷丸处理，得到喷丸螺栓毛坯；
7.对喷丸螺栓毛坯的杆部作精车加工，得到精车螺栓毛坯；
8.对精车螺栓毛坯杆部的拟制螺纹段作抛光处理，得到抛光螺栓毛坯；
9.把抛光螺栓毛坯作磷化处理，得到磷化螺栓毛坯；
10.在磷化螺栓毛坯上滚制螺纹，得到疲劳强度较高的螺栓。
[0013]用本发明有如下优点:
1.采用的钢材是真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的钢锭轧制的优质线材，综合力学性能好，硫、磷有害元素含量特别低，夹杂物特别少，有效地提高材料的疲劳强度；
2.钢材中含锰量较高，而锰是扩大奥氏体相区元素，即使Fe-C相图Al点下降，球化退火工艺一般在加热到ACl以上2(T30°C保温，使渗碳体溶入奥氏体基体，然后再冷却到Arl以下1(T20°C长期保温，使渗碳体成球状物析出，从而获得较好的冷变形能力；
3.线材经球化退火，再经冷拔、冷镦制成螺栓毛坯后进行调质的热处理，较好地提高螺栓产品的综合力学性能，特别是螺栓产品的疲劳强度；
4.把调质螺栓毛坯作喷丸处理，喷丸后螺栓毛坯表面强化缺陷较少，表面形成残余压应力强化，有利于提闻广品的疲劳强度；
5.在螺栓毛坯精车加工后，与传统工艺相比增加了对螺栓杆部抛光的工艺，抛光后螺栓毛坯表面缺陷较少，表面质量较高，能有效防止疲劳裂纹源的形成，有利于提高产品的疲劳强度；
6.抛光螺栓毛坯磷化后再滚制螺纹时，因螺栓毛坯磷化后的表面层有润滑作用，滚制螺纹后表面的显微裂纹较少，与传统滚制螺纹后再磷化的现有技术相比，有利于提高产品的疲劳强度。
[0014]用本方法用真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的钢锭轧制的优质线材，采用优化合理的工艺步骤，制作的螺栓产品在达到产品的力学性能的前提下，显著提高螺栓的疲劳强度，满足内燃机缸盖螺栓的使用要求。
[0015]下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。
[0016]实施例1
疲劳强度较高的螺栓制造方法有如下步骤:
1.取用真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的具有如下化学成分的钢锭轧制的线材，
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.把上述线材作球化退火处理，球化退火的方法是:
先把线材加热到760°C，在760°C下用甲醇裂解气保护保温3小时，然后降温到670°C，在670°C下用甲醇裂解气保护保温4小时，最后随炉冷至500°C出炉空冷，得到球化退火线材；
3.把球化退火线材进行酸洗、磷化、冷拔、冷镦，得到螺栓毛坯；
4.把螺栓毛坯作除磷处理，得到除磷螺栓毛坯；
5.把除磷螺栓毛坯在连续式气体保护网带炉上进行调质处理，调质处理的条件是:碳势为0.34%，淬火为860°C，保温120分钟，淬火后硬度大于HRC50，回火温度为520°C，保温135分钟，回火硬度为HRC35-38，得到调质螺栓毛坯；
6.把调质螺栓毛坯作喷丸处理，得到喷丸螺栓毛坯；
7.对喷丸螺栓毛坯的杆部作精车加工，得到精车螺栓毛坯；
8.对精车螺栓毛坯杆部的拟制螺纹段作抛光处理，得到抛光螺栓毛坯；
9.把抛光螺栓毛坯作磷化处理，得到磷化螺栓毛坯；
10.在磷化螺栓毛坯上滚制螺纹，得到疲劳强度较高的螺栓。
[0017]实施例2
疲劳强度较高的螺栓制造方法有如下步骤:
1.取用真空电弧熔炼加电渣 重熔铸造成的具有如下化学成分的钢锭轧制的线材，
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%,；
其它同实施例1。
[0018]实施例3
疲劳强度较高的螺栓制造方法有如下步骤:
1.取用真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的具有如下化学成分的钢锭轧制的线材，
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%,；
其它同实施例1。
【权利要求】
1.一种疲劳强度较高螺栓的制造方法，其特征在于:有如下步骤: (1)取用真空电弧熔炼加电渣重熔铸造成的具有如下化学成分的钢锭轧制的线材，
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)把上述线材作球化退火处理，球化退火的方法是: 先把线材加热到760°C，在760°C下用甲醇裂解气保护保温3小时，然后降温到670°C，在670°C下用甲醇裂解气保护保温4小时，最后随炉冷至500°C出炉空冷，得到球化退火线材； (3)把球化退火线材进行酸洗、磷化、冷拔、冷镦，得到螺栓毛坯； (4)把螺栓毛坯作除磷处理，得到除磷螺栓毛坯； (5)把除磷螺栓毛坯在连续式气体保护网带炉上进行调质处理，调质处理的条件是:碳势为0.34%，淬火为860°C，保温120分钟，淬火后硬度大于HRC50，回火温度为520°C，保温135分钟，回火硬度为HRC35-38，得到调质螺栓毛坯； (6)把调质螺栓毛坯作喷丸处理，得到喷丸螺栓毛坯； (7)对喷丸螺栓毛坯的杆部作精车加工，得到精车螺栓毛坯； (8)对精车螺栓毛坯杆部的拟制螺纹段作抛光处理，得到抛光螺栓毛坯； (9)把抛光螺栓毛坯作磷化处理，得到磷化螺栓毛坯； (10)在磷化螺栓毛坯上滚制螺纹，得到疲劳强度较高的螺栓。
2.按权利要求1所述的疲劳强度较高的螺栓制造方法，其特征是:所述线材的化学成分是:
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.按权利要求1所述的疲劳强度较高的螺栓制造方法，其特征是: 所述线材的化学成分是:
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%。
【文档编号】C21D1/25GK103820726SQ201410096264
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】王奎, 黄振凯, 秦法召 申请人:河南赛诺米特种设备有限公司