眾所周知，不銹耐熱鋼按其鋼材內(nèi)部組織特征可分奧氏體型、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型四類。耐熱不銹鋼不能進(jìn)行淬火回火，它的強(qiáng)度只能通過(guò)冷作硬化及合金元素強(qiáng)化成沉淀硬化等方法獲得。目前，不銹鋼和耐熱鋼緊固件的熱處理，大都采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或各單位的專用工藝文件進(jìn)行加工。由于對(duì)熱處理工藝規(guī)范、設(shè)備、工藝、質(zhì)量控制及檢驗(yàn)的有關(guān)方面較嚴(yán)格,為提高不銹鋼、耐熱鋼緊固件的發(fā)展和品質(zhì)提升,我們進(jìn)行了一些必要的摸索。
1.鋼材分析
1.0--1.3升發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管催化器殼體連接用六角螺栓，要求采用0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼制造。根據(jù)GB/T1221-1992耐熱鋼化學(xué)成分，對(duì)照GB/T14992-1994高溫合金的化學(xué)成分，它們的化學(xué)成分基本一致。見(jiàn)表1。
0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼是奧氏體型耐熱不銹鋼，也可稱為高溫合金。該鋼退火狀態(tài)下塑性和韌性較好，可以進(jìn)行冷鐓成形，切削加工性能和熱處理性能良好，可使用到650-700℃，用于耐熱、耐腐蝕的受力的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體螺栓完全可行，具有高強(qiáng)度、高抗松弛性、低缺口敏感性、一定的持久強(qiáng)度、良好的抗氧化性。
0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼可作為耐熱鋼使用，也可以當(dāng)作高溫合金使用。在GB/T14992-1994中高溫合金牌號(hào)為GH2132，相當(dāng)于美國(guó)AISI/ASTM A638標(biāo)準(zhǔn)中為660鋼和日本JIS G4315標(biāo)準(zhǔn)中的SUS660鋼。
奧氏體型不銹鋼0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼可作為耐熱鋼使用，這是由于奧氏體的再結(jié)晶溫度高，鐵和其它元素的原子在其中的擴(kuò)散系數(shù)小，故其強(qiáng)化穩(wěn)定性比鐵素體高，用于工作溫度高于650℃的發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱緊固件多系奧氏體材料，是以?shī)W氏體型不銹鋼為基礎(chǔ)添加一些熱強(qiáng)性的合金元素而成。它們既可作為耐蝕性使用，也可作為耐熱鋼使用。
0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼含有大量的奧氏體穩(wěn)定化元素，如鉻、鎳、鉬、鈦等合金元素。鉻、鎳在奧氏體型耐熱鋼中，能提高其抗氧化性；鉬能提高奧氏體型鋼的熱強(qiáng)性；鈦是比鉻更易與碳結(jié)合形成穩(wěn)定碳化物的元素，鈦含量1.90%可以使大部分的碳存在于鈦的碳化物之中，從而改善鋼的抗晶間腐蝕能力。合金添加中有Al等元素，這種材料經(jīng)過(guò)高溫處理，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效后，在組織中析出一種彌散的金屬化合物，從而使該材料的抗拉強(qiáng)度提高。
1.工藝設(shè)計(jì)
發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管用六角頭螺栓，規(guī)格M8*20、M8*45，要求機(jī)械性能＞7T級(jí)，硬度25HRCmin，抗拉強(qiáng)度Rm＞780MPa。為此，我們進(jìn)行了熱處理工藝探索。熱處理工藝試驗(yàn)參考國(guó)外相關(guān)工藝，修正某些參數(shù)，獲得符合要求的機(jī)械性能。同時(shí)，根據(jù)工廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀，進(jìn)行一些必要的摸索，確定我們的生產(chǎn)方式與可行的熱處理工藝。
2.1生產(chǎn)工藝流程
備料—固溶—冷鐓—再結(jié)晶退火—去應(yīng)力回火—切六角頭—搓絲—清洗—穩(wěn)定化處理—時(shí)效—著色上蠟。
冷鐓用耐熱0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼絲牌號(hào)化學(xué)成分符合GB/T1221或GB/T14992標(biāo)準(zhǔn)，固溶狀態(tài)交貨，室溫硬度≥200HRW。為了達(dá)到M8螺栓絲坯尺寸φ7.02-φ7.05必須經(jīng)過(guò)材料高溫拉拔,這時(shí)材料硬度可達(dá)到38HRc以上,不能進(jìn)行冷鐓成型,應(yīng)進(jìn)行固溶處理,以達(dá)到軟化的目的。
2.1.1固溶
成品絲固溶溫度采用990±10℃保溫1.5h,然后水冷。固溶處理，就是將剛加熱至高溫，使碳化物得到充分溶解，然后迅速冷卻，得到單一奧氏體組織。經(jīng)固溶處理后，硬度最低、塑性韌度良好，硬度在17-20HRc，這時(shí)加工成型性能最好。