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紧固件是一种通用基础件,制造紧固件的材料主要有钢、不锈钢、钛合金和有色金属等。高强度钢板在紧固件中使用量多。高强度钢板的力学性能很大程度上取决于制造紧固件材料的质量。长期以来,由紧固件的失效和损坏引起事故的概率非常高,因此,用于制造紧固件的材料必须严格选择。在未来较长时间内,紧固件仍以钢铁材料为主。
选用紧固件材料必须依据 于2011年10月1日正式实施的《紧固件机械性能高强度钢板、螺钉和螺柱》GB/T3098.1—2010标准(简称新标准);注重紧固件材料机械性能方面,尤其是抗拉强度方面的要求;同时依据产品的服役环境和客户的具体要求,包括工况条件对材料的抗腐蚀性能方面的要求,工作温度对材料的耐热性能(高温强度、抗氧化性能)和低温冷脆性(低温冲击韧度)方面的要求。
(1)严格控制硫和磷质量分数。
新标准中8.8~12.9级的S和P质量分数不大于0.025%。现有的GB/T699和GB/T3077中的“优质钢”规定的S,P质量分数已不能满足新标准的要求,但GB/T3077中的“高级优质钢”和“特级优质钢”满足新标准的要求,GB/T699中“特级优质钢”可以满足新标准的要求。
(2)严格控制脱碳层。
脱碳层是影响紧固件质量和材料使用的重要指标。GB/T3098.1规定:螺纹全脱碳层的深度不得大于0.015mm,8.8和9.8级螺纹未脱碳层的高度为1/2牙高,10.9级为1/3牙高,12.9级为1/4牙高。
(3)严格控制非金属夹杂物。
非金属夹杂物是造成冷镦开裂的主要原因之一,C类(硅酸盐)和D类(球状氧化物)夹杂物的影响更大。颗粒愈大愈易开裂,在距表面2mm以内的夹杂物不应大于0.15μm。对于高强度紧固件材料,要求硅酸盐夹杂物不大于0.5级,球状氧化物夹杂物不大于1级。材料控制主要缺陷:冷镦钢的锭型偏析,材料及退火过程中的表面脱碳,冷镦裂缝,调质中的淬火开裂和变形。
高强度钢板用钢材是碳素钢和为增加强度、淬透性而添加铬、钼、镍、锰等合金元素的合金钢,以及耐蚀为主的不锈钢等,此外,还有添加微量硼使淬透性大幅度提高的硼钢。20MnTiB,ML20MnTiB,10B21和10B23硼钢可制造9.8级、10.9级高强度高强度钢板。采用的热处理方法是:高温淬火、快速冷却以获得低碳马氏体,再进行中温回火,可以满足高强度钢板的服役条件。我国自主开发的钢种20MnTiB主要用于钢结构连接件,现主要用于10.9级车桥轮胎高强度钢板、螺母及差速器高强度钢板。但高强度钢板实物质量和新标准的要求还有一定的差距,需要进行成分调整。比如,新标准规定B 质量分数为0.003%,但20MnTiB钢的B 质量分数为0.0035%,超过标准规定。还有,20MnTiB钢的碳质量分数未达到0.22%以上,不能满足新标准提高淬硬性的要求。
公司采用3150吨型材卧式挤压机挤压开坯(挤压筒Φ220mm)。生产过程中为了减小Q550D高强板锭偏析,提高热加工塑性,在真空感应熔炼电极时选择较小锭型为Φ130mm,真空自耗重熔成Φ180mm锭,并采用钢锭外包低碳钢套成Φ220mm挤压坯料进行热挤压开坯成Φ80mm棒材;经热轧至Φ18mm棒材;经固溶热处理、多道次冷拔加工、矫直和磨光,生产Φ13.5mm等冷拔银亮棒材。终确定的新生产工艺路线为:真空感应炉→真空自耗→均匀化热处理→热挤压开坯→热轧棒材→固溶热处理→冷拔成品→矫直→磨光。工艺研究结果如下:
(1)热加工工艺。GH350合金 塑性温度为:(1120~1130)℃;因钢锭真空自耗锭扒皮后Φ160mm左右,挤压Φ80mm棒材,因而挤压比为4∶1,考虑挤压变形抗力及热塑性因素,挤压加热温度为(1140±10)℃,热轧加热温度为(1130±10)℃。
(2)固溶热处理制度。根据1085℃不同保温时间显微组织,确定到温装炉,加热温度为:(1085±5)℃×(1.5~2)h,可获得满意的显微组织及晶粒度;冷却方式为快速水冷。
(3)冷拔工艺。总变形率为35%~40%,冷拔经4个道次,其中,第1个道次的变形率为12%~16%,第2个道次的变形率为13%~16%,第3个道次的变形率为9%~11%,第4个道次的变形率为5%~9%。冷拔前润滑处理,采用MoS2和液体石蜡混合的自制润滑剂,均匀涂抹于坯料表面。
产品案例
公司实力
河钢石钢为全球工程机械行业龙头企业生产了1000余吨高强度低温韧性弹簧钢,该产品主要用于制作20T、30T大型挖掘机的涨紧机构弹簧。河钢石钢为该客户的连续供货,标志着该材料生产打破国外技术限制,取代进口材料,实现精密产品本土生产。
钢板深加工:可以提供切钢板切割,您只用提供图纸其他的事情我们来做, 交货状态:根据用户的使用要求,可按热轧(AR)、热机械轧制(CR)、控轧控冷(TMCP)、正火(N)、回火(T)、退火(A)、淬火(Q)、调质(QT)等不同状态交货。 执行标准:根据用户使用要求,可按以下标准交货: 标准,冶金行业标准,美国ASTM、ASME标准,日本JISG、德国DIN、英国BS、欧洲EN、国际ISO标准以及专用板有关标准等。 探伤标准:可按照中国(JB4730,GB/T2970)、美国(A435、A577、A588)、日本(JISG0801、JISG0901)、德国(SEL072)、英国(BS5996)、法国(NFS04-305)等国内外探伤标准生产检验。
去年以来,河钢石钢紧抓“市场”和“产品”两大关键,瞄准行业龙头客户,以客户结构调整助推产品结构,通过客户结构的优化,提高河钢石钢内部管理水平和各条产线与市场的对接能力。为满足工程机械行业在高寒地区特殊作业要求,河钢石钢技术、生产、销售快速联动,根据高端客户对大型挖掘机用弹簧钢高强度、高淬透性和耐低温冲击韧性的要求,认真梳理技术难点和工艺控制点,进行精准研发。通过科学优化钢中成分和特定的热处理工艺,使得钢水纯净度、成分的均匀性、钢材表面质量和尺寸等满足客户的高质量要求,且能够满足产品在-40℃的环境中保证具有高强度和高冲击韧性的使用效果,产品质量达到了与国外产品同等质量水准。此前,由于技术的限制,高强度低温韧性弹簧钢一直从国外进口,该产品的成功研发实现了客户用钢国产化,其产品获得 发明 。
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