螺釘在作業時出現的問題以及高頻爐熱處理工藝的改進方法
螺釘將絲錐和螺栓兩者功能合于一體,依靠扭矩在螺紋斜面上形成正壓力,從而使硬度、強度較低而塑性較好的預制孔側壁產生塑性變形,形成內紋,構成緊密配合。獲得良好的緊固連接。
螺釘受力狀態惡劣,螺釘旋入時,工件整體強度要求高,否則易發生塑性變形或開裂,并且表面有較深的高硬度層,不然造成旋入時夾銳螺紋出現鈍化很難旋入緊固。可以看出,螺釘的技術要求是:整體高強度,具有較深硬化層且度高,表面質量好,低摩擦因數,耐磨性好,彎曲變形小,耐腐蝕,心部強韌性好,可承受多次旋入擰出不產生塑性變形,并且表面磨損少。
螺釘長時間采用低碳鋼或低合金鋼液體碳氮共滲、高頻爐熱處理工藝強化,存在不少問題。一是氰鹽劇毒,嚴重污染環境和危害人員健康,已屬淘汰工藝;此外,該工藝復雜,溫度高,高能耗,成本居高不下:三是該工藝工件彎曲變形較大且表面質量差,易銹蝕,并時有折斷現象發生。為此,試驗螺釘表面強化改進高頻爐熱處理工藝,采用氮碳共滲工藝后,工件性能優良,取得滿意效果,并應用于生產中。滲碳層具有高硬度與高耐磨性能,并具有低的摩擦因數,耐腐蝕性優良。分析表明,螺釘表層當量應力高,工件僅靠表面高硬度薄層,如果次表層屈服強度小于當量應力,在工件旋入時的強剪應力作用下往在薄硬層與基體間低強度側出現塑性變形,進而產生裂紋,出現表面剝落磨損使工件失效。采用6600C氮碳共滲處理解決了這一難題,其次內層為含氮馬氏體與殘留奧氏體混合物層,其強度、硬度遠高于該處的當量應力,而且強韌性配合良好。滲層表面層和次表面層總和約80y.m,其強韌性優于碳氮共滲、淬回火處理。分析認為,經上述處理的螺釘如果擴散層和基體強度低于相應的當量應力,則工件塑性變形及折斷亦可能發生于工件內部,因而擴散層和基體的固溶強化亦具有實際意義,這對于優選較佳生產工藝時也是應予考慮的重要因素。
通過試驗調整和優選,提出改進螺釘高頻爐熱處理工藝為:6600Cx(l-1.5)h氮碳共滲,然后水冷處理。表層組織為8相,次表層為含碳氮馬氏體+殘留奧氏體及擴散層+基體。氮碳共滲工件性能優良,性能指標比碳氮共滲、高頻爐熱處理工件優越,并且生產成本低,無毒無污染,節能節材。該產品耐腐蝕性優良,其性能可與不銹鋼制自攻螺釘媲美。應該指出的是,本產品采用Q235鋼價格低廉,因而生產的螺釘物美價廉,具有市場優勢;同時,如采用15鋼或20鋼同樣工藝強化,其工件性能有進一步提升的空間,因而其技術前景廣闊。


