高强度@@紧固件@@@@热处理时@@间的计算公式@@@@

目前@@，虽然国内紧固件@@产量很大@@，但高强度@@@@、高性能紧固件@@仍需大量进口@@，特别是@@8.8级@@以上螺栓@@、螺钉@@、螺柱@@的进口量几乎占了紧固件@@进口总量的@@50%,8.8级@@以上螺栓@@、螺钉@@、螺柱@@的进口单价更是国内同类产品@@出口单价的@@6倍@@。

由此可见@@，中国@@在@@高性能的高强度@@紧固件@@@@技术上与世界先进水平相比仍有一定差距@@。

  问题的提出@@

热处理工序是高强度@@@@、高性能类紧固件@@的关键加工工序@@，而淬火加热@@时@@间@@又是其中的关键参数@@。为合理设置好淬火加热@@时@@间@@@@，避免由于加热@@时@@间@@不足而欠热或由于加热@@时@@间@@太长缺乏经济性甚至过热@@，钢@@件加热@@时@@间@@通常按经验计算法进行计算@@@@，加热@@时@@间@@计算公式@@为@@：

t=a*k*D          （1）

紧固件@@淬火用的网带炉属于可控气氛@@，高强度@@、高性能螺栓都是采用合金钢@@生产@@，最常用的有铬钢@@@@、铬钼钢@@等@@。高强度@@紧固件@@@@淬火时@@按这个经验计算公式@@时@@@@，a取@@1.3-1.6min/mm,k取@@1.0-1.5。

但是该经验计算法公式@@对@@指导紧固件@@热处理时@@存在@@一定局限性@@，例如@@，GB/T70.1—2000规定@@M8x80螺钉@@在@@网带炉平铺一层淬火时@@@@，按式@@@@（1）加热@@时@@间@@/=1.6x1.5x8min=19.2min（系数都按最大值取@@@@）。

根@@据计算结果可明显看出@@，该经验计算公式@@计算出的结果@@与实际不符@@。高性能的高强度@@紧固件@@@@在@@网带炉上淬火时@@@@，其加热@@时@@间@@的选取@@需要重新研究@@，并根@@据研究成果形成新的经验公式@@@@。

淬火加热@@时@@间@@测试试验@@

2.1试验设备@@@@

在@@符合@@JB/T10897—2008《网带炉生产线热处理技术要求@@》规定@@的电热型网带淬火炉上进行测试@@，淬火炉最高使用温度@@950℃,有效加热@@区分别是@@100cmx1200cmx10cm,80cmx1200cmx10cm两种炉型@@，氮基可控气氛@@，淬火冷却介质是快速淬火油@@。

2.2测试器材@@

校验合格的铠装热电偶三根@@@@（型号@@为@@WRNK-131,φ5mmx13000mm）、校验合格的温度表@@三块@@（型号@@为@@GH402）、40角钢@@@@（900mm和@@700mm各@@1根@@）、卷尺等@@。

2.3测试方法@@

由于网带炉的测温点都是设置在@@炉顶中间@@，测温点和@@网带之间还隔有一层辐射管@@。有效加热@@区是@@100cmx1200cmx10cm和@@80cmx1200cmx10cm的两种炉子上有@@7根@@热电偶@@，每根@@热电偶@@控制一个电加热@@区@@，其中加热@@@@1区到加热@@@@3区属于功率翻倍@@的加热@@区@@。有效加热@@区前有个预热区@@，长度@@2300mm。

紧固件@@的头型@@、直径@@、长度@@等差别比较大@@，为了尽可能地模拟产品@@的加热@@特点@@，我们设计了两种测试方法@@@@：

测试的@@3根@@热电偶@@用角钢@@@@定位@@，将网带铺料宽度均匀四@@等份@@，在@@热电偶进炉过程中@@，每间隔@@1min记录温度数据一次@@。

（1）测试分组@@根@@据紧固件@@的典型特点进行分组@@@@，共分@@5组@@。

A组@@1层主要是测试工件在@@炉内的升温@@过程@@，其他各@@组@@都是以炉子的额定产能进料@@，平铺在@@淬火网带上@@，以保证测试环境的一致性@@。5组@@测试分别按字母@@A〜E进行标记@@。每种炉子上都测一遍@@，具体测试分组@@见表@@@@1。

表@@1测试试验分组@@@@

（2）测试数据分析紧固件@@在@@网带炉内加热@@的时@@间包括工件从室温到设定工艺温度的升温@@时@@间@@（t升温@@）、工件表@@面和@@心部的均热@@时@@间@@（t均热@@1）、网带不同位置上工件的均热@@时@@间@@（t均热@@2）以及为了完成奥氏体均匀化和@@碳化物溶解所需的保温@@时@@间@@（t保温@@）＞即@@

t加热@@=t升温@@ + t均热@@1 + t均热@@2 + t保温@@        （2）

按照式@@@@（2）,将测试所得数据进行整理@@，得到表@@@@2。

表@@2分组@@测试时@@间与位置数据@@

从表@@@@2可以看出@@，从工件进入淬火炉预热区开始到加热@@三区的范围都是@@t升温@@阶段@@，基本占了全部加热@@时@@间@@的@@60%。

t升温@@阶段@@会因为工件的大小@@、长度@@和@@进料厚度等因素影响而变化@@，长径比@@＜1.5:1的螺栓因为工件之间间隙小@@、层数多等原因导致均热@@时@@间明显增加@@，说明进料层数和@@工件之间的间隙对@@均热@@时@@间影响最明显@@。

t保温@@阶段实质上也属于均热@@阶段@@，因为紧固件@@铺在@@网带炉上时@@@@，所铺厚度是不均匀@@，而测试热电偶所测数据只是一个点@@，并不能代表@@生产时@@网带上所有工件都能准时@@达到工艺温度@@，而是需要一个保温@@过程来进一步达到均热@@效果@@，实际时@@间在@@@@25min比较适宜@@。

2.4测试数据运用@@

网带炉加热@@时@@间@@计算公式@@通过分析测试数据@@，我们对@@经验计算法式@@@@(1)进行完善@@，总结@@出了高性能的高强度@@紧固件@@@@淬火加热@@时@@间@@经验计算法公式@@@@，以满足高性能高强度@@紧固件@@@@的热处理要求@@。

修改后的加热@@时@@间@@计算公式@@为@@@@：

t=a*k*D*F+25        (3)

根@@据测试数据可看出@@，式@@(3)只适用于@@t≥60min的情况@@，当按式@@@@@@(3)计算出的结果@@≤60min时@@，也按@@60min取@@值@@。

确定各@@系数加热@@系数@@@@a在@@经验计算法式@@@@(1)的取@@值@@范围上进行调整@@，得到表@@@@3。工件装炉修正系数@@k根@@据紧固件@@的头型@@@@、长径比@@等进行调整@@，得到表@@@@4。

表@@3碳素钢@@和@@合金钢@@螺栓@@、螺柱@@、螺钉@@加热@@系数@@@@

表@@4碳素钢@@和@@合金钢@@螺栓@@、螺柱@@、螺钉@@网带炉装炉系数@@

2.5测试数据验证@@

在@@8.8级@@及以上@@必威娱乐 、螺柱@@、螺钉@@热处理中@@，对@@SWRCH35K、45钢@@、20MnTiB、10B33,35VB,35CrMo,42CrMo和@@40Cr等常用材料的淬火加热@@时@@间@@按紧固件@@淬火加热@@经验计算式@@@@(3)进行计算@@，在@@网带炉生产线上进行实际生产验证@@，取@@得了较好效果@@。

对@@淬火工件按@@JB/T9211—2008《中碳钢@@与中碳合金结构钢@@马氏体等级@@@@》进行金相评级@@口@@，工件的马氏体级@@别可以稳定地控制在@@@@4〜6级@@。

总结@@

在@@网带炉淬火时@@加热@@时@@间@@的选取@@研究中所总结@@出的紧固件@@淬火加热@@经验计算公式@@@@ut=akDF+25n可以很好的指导生产@@，有效预防了淬火加热@@时@@间@@过短而出现欠热或加热@@时@@间@@过长而缺乏经济性的问题@@。

再同合理的加热@@温度@@、碳势@@、淬火冷却速度等热处理工艺参数配合@@，实际生产中@@8.8级@@及以上@@高强度@@紧固件@@@@的力学性能指标稳定性明显提高@@。