紧固件脱碳试验方法如何选择

钢材中碳元素是最重要的强化元素。没有你说的那种区别。

关于脱碳见参考资料。

渗碳是在渗碳气氛里面使碳含量增高的工艺。是钢铁材料最重要的表面强化技术之一。固体渗碳是将钢郑历铁材料埋入渗碳剂（比如木炭）里面实现的。气体渗碳是让炉气里面含有一定浓度的含碳气氛实现的,比如通入天然气、丙烷、丁烷等气体，实际是调节炉气中CO和CO2等气体的浓度和比例实现一定的碳势。

在炉子里面，钢铁材料是喊迅搜渗碳还是脱碳可以通昌颤过控制气氛含量实现。就是说，让炉气的碳势大于钢材的含碳量可以增碳，让炉气的碳势低于钢材含碳量就可以脱碳。

不锈钢标准件，在从不锈钢螺丝线材生产当中，本身不锈钢螺丝线材，线材厂在做不锈钢标准件线材时，都是需要热处理的，使不锈钢标准件的线材达到一定的硬度。简单的介绍一下，不锈钢标准标的生产工艺热处理步骤。

不锈钢标准件生产工艺热处理步骤

一、目的：将已成型的半成品辗制或攻丝以达到所需的螺纹。实用上针对螺栓（不锈钢螺丝）称为辗牙，牙条称为滚牙，不锈钢螺帽称为攻牙。

二、辗牙：辗牙即是将一块牙板固定，另一块活动牙板带动产品移动，利用挤压使产品产生塑性变形，形成所需螺纹。

三、攻牙：攻牙即是将已成型之不锈钢螺帽，利用丝攻攻丝，形成所需螺纹。

四、滚牙：滚牙是以两个相对应的螺丝滚轮，正向转动，利用挤压使产品产生塑性变形，形成所需螺纹。滚牙通常用于牙条。

182．不锈钢螺丝生产工艺热处理步骤是怎么样的 一、热处理方式：根据对象及目的不同可选用不同热处理方式。

调质钢：淬火后高温回火（500-650℃）

弹簧钢：淬火后中温回火（420-520℃）

渗碳钢：渗碳后淬火再低温回火（150-250℃）

不锈钢螺丝低碳和中碳（合金）钢淬成马氏体后，随回火温度的升高，其一般规律是强度下降，而塑性、韧性上升。但由于低、中碳钢中含碳量不同，回火温度对其影响程度不同。所以为了获得良好的综合机械性能，可分别采取以下途径：

（1）、选取低碳（合金）钢，淬火后进行低温250℃以下回火，以获得低碳马氏体。为了提高这类钢的表面耐磨性，只有提高各面层的含碳量，即进行表面渗碳，一般称为渗碳结构钢。

（2）、采取含碳较高的中碳钢，淬火后进行高温（500-650℃）回火（即所谓调 质处理），使其能在高塑性情况下，保持足够的强度，一般称这类钢为调质钢。如果希望获得高强度，而宁肯降低塑性及韧性，对含碳量较低的含金调质可采取低温回火，则得到所谓“超高强度钢”。

（3）、含碳量介于中碳和高碳之间的钢种（如60，70钢）以及一些高碳钢（如80，90钢）， 如果用于制造弹簧，为了保证高的弹性极限、屈服极限和疲劳极限，则采用淬火后中温回火。

（4）、脱碳：指黑色金属材料（钢）表面碳的损耗。热处理后会有脱碳现象，轻微脱碳是允许的，迅族脱碳层深度影响表面硬度。脱碳层越深，表面硬度值越小。

具体检测依据GB30981

二、作业流程：

退火（珠光体型钢）

1、不锈钢螺帽预热处理：正火

高温回火（马氏体型钢）

（1）、正火目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度，并调整好硬度，便于机械加工，正火后，钢材具有等轴状细晶粒。

2、淬火：将钢体加热到850℃左右进行淬火，淬火介质可根据钢件尺寸大小和该钢的淬透性加以选择，一般可选择水或油甚至空气淬火。处于淬火状态的钢，塑性低，内应力大。

3、回火：

（1）、为使钢材具有高塑性、韧性和适当的强度，钢材在400-500℃左右进行高温回火，对回火脆性敏感性较大的钢，回火后必须迅速冷却，抑制回火脆性的发生。

（2）、不锈钢标准件若要求零件具亩隐弊有特别高的强度，则在200℃左右回火，得到中碳回火马氏体组织。

（二）、弹簧钢：

1、淬火：于830-870℃进行油淬火。

2、回火：于420-520℃左右进行回火，获得回火屈氏体组织。

（三）、渗碳钢：

1、不锈钢标准件渗碳：化学热处理的一种，指在一定温度下，在含有某种化学元素的活性介质中，向钢件表面渗入C元素。分预热（850℃） 渗碳（890℃） 扩散（840℃）过程

2、淬火：碳素和低合金渗碳钢，一般采用直接淬火或一次淬火。携高

3、回火：低温回火以消除内应力，并提高渗碳层的强度及韧性

高强度紧固件根据技术的相关要求都要进行调质处理。热处理调质是为提高紧固件的综合机械性能，来满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。热处理工艺对高强度紧固件尤其是它的内在质量有着至关重要的影响，因此，要想生产优质的高强度紧固件，必须有先进的热处理技术装备。高强度螺栓生产量销旦大，价格低廉，螺纹部分又是比较细微相对精密的结构，所以，要求热处理设备须具备生产能力大，自动化程度高，热处理质量好的能力。高强度紧固件从亏渗扰上料－清洗喊码－加热－淬火－清洗－回火－着色到下线，全部自动控制运行，有效保证了热处理质量。螺纹的脱碳会导致紧固件在未达到机械性能要求的抗力时先发生脱扣，使螺纹紧固件失效，缩短使用寿命。由于原料的脱碳，如果退火不当，更会使原材料脱碳层加深。调质热处理过程中，一般会从炉外带进来一些氧化气体。

紧固件检测项目：

螺栓螺柱和螺钉

拉伸试验、保证载荷、楔负载试验、硬度、脱碳层测试、冲击试验、头部坚固性试验、再回火试验、尺寸、通止规、扭矩试验、表面缺陷检测

螺母

保证载荷、硬度、再回火试验、扩孔试验区、表面缺陷检测

紧定螺钉

硬度、表面硬度、保证扭矩、脱碳层测试

自攻钉

硬度、表面硬度、渗碳层深度、显微组织试验、抗氢脆、拧入性试验、钻孔性能试验、破坏扭矩试验

自挤螺钉

芯部硬度10和表面硬度03、渗碳层深度、抗氢脆、破坏扭矩试验、拉力测试、头部坚固性试验、拧入性试验

弹性垫圈

弹性试验、韧性试验、抗氢脆

挡圈

弹性试验、韧性试验、缝规检查

销

剪切试验

铆钉

抗拉力、抗剪力

高强度螺栓连接副

扭矩系数、紧固轴力带迅友

其它

摩昌如擦系数、抗滑移系数

紧固件检测标准

GB/T 30981-2000 紧固件机械性能 螺栓、蠢槐螺钉和螺柱

GB/T 309812-1996 紧固件机械性能 螺母锥形保证载荷试验

GB/T 30986-2000 紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱

GB/T 168233-1997 螺纹紧固件拧紧试验方法

GB/T 31031-2002 紧固件公差 螺栓、螺钉、螺柱和螺母

GB/T 57791-2000 紧固件表面缺陷 螺栓、螺钉和螺柱 一般要求

螺栓加工工艺为:热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除鳞-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热处理-检验。

一,钢材设计在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。

二,球化(软化)退火，沉头螺钉,内六角携消圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时,钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。

三,剥壳除鳞，冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮,除鳞,有机械除鳞和化学酸洗两种方法。

四,拉拔，拉拔工序有两个目的,一是改制原材料的尺寸二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能

五,冷锻成形，通常螺栓头部的成形采用冷镦塑性加工,同切削加工相比,金属纤维(金属留线)沿产品形状呈连续状,中间无切断,因而提高了产品强度,特别是机械性能优良。

六,螺纹加工，螺栓螺纹一般采用冷加工,使一定直径范围内的螺纹坯料通过搓(滚)丝板(模),由丝板(滚模)压力使螺纹成形。

七,热处理，高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。

一,钢材设计在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确,可能造成性能达不到要求,使用寿命缩短,甚至发生意外或加工困难,制造成本高等,因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。

二,球化(软化)退火，沉头螺钉,内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时,钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%-80%,为此要求钢材必须具有良好的塑性。

三,剥壳除鳞，冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮,除鳞,有机械除鳞和化学酸洗两种方法。用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序,既提高了生产率,又减少了环境污染。

四,拉拔，拉拔工序有两个目的,一是改制原材料的尺寸二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能

五,冷锻成形，通常螺栓头部的成形采用冷镦塑性加工,同切削加工相比,金属纤维(金属留线)沿产品形状呈连续状,中间无切断,因而提高了产局斗品强度,特别是机械性能优良。冷镦成形工艺包括切料与成形,分单工位单击,双击冷镦和多工位自动冷镦。

六,螺纹加工，螺栓螺纹一般采用冷加工,使一定直径范围内的螺纹坯料通过搓(滚)丝板(模),由丝板(滚模)压力使螺纹成形。可获得螺纹部分的塑性流线不被切断,强度增加,精度高,质量均一的产品,因而被广泛采用。

七,热处理，高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。热处理调质是为辩腊知了提高紧固件的综合机械性能,以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。

1041 紧固件常见的因原材料缺陷原因造成的产品缺陷

材料表面裂纹造成紧固件表面裂纹，见图10-4；原材料表层粗晶环手颂造成紧固件表层粗晶环，见图 10-5；原材料表面脱碳造成紧固件表面脱碳，见图10-6；原材料表面折叠造成紧固件表面折叠，淬火后开裂，见图10-7。

图10-4 螺栓表面裂纹 1× 图10-5 螺栓杆部粗晶环 ×100

图10-6 螺钉表面脱碳 ×3 图10-7螺栓表面折叠裂纹 ×50

1042 紧固件成形工艺与加工工艺不当造成缺陷

紧固件失效工艺缺首薯雀陷原因有尺寸超差、螺纹精度不够；高强度螺栓头杆联接处未进行冷挤压；变形不当造成的晶粒不均匀等。裂纹在粗细晶粒交界处产生并扩展， 见图10-8。螺栓头部金属流线没有沿螺栓头部外形分布，见图10-9。

图10-8粗细晶粒交界面上的裂纹 ×50 图10-9螺栓头部不合格金属流线 50×

C 螺纹滚压工艺不当造成的缺陷

螺纹滚压时要求毛坯直径和滚压压力符合工艺要求，当毛坯直径过大或滚压压力过大时，经滚压螺纹后有时螺纹端中心呈开口孔洞或出现内部中心封闭孔洞，中心呈开口孔洞见图10-10(a)；螺纹端中心呈开口孔洞的螺钉，其端面中心会呈不规则的孔洞缺陷，该缺陷不要与缩孔残余相混淆。螺钉螺纹端头表面中心呈不规则孔洞缺陷，

螺钉螺纹端中心开口孔洞者早 螺钉螺纹端中心不规则孔洞

D 自锁螺母加工工艺不当安装时收口端产生裂纹

自锁螺母的自锁性能靠螺母收口后产生，自锁螺母的收口方式主要有两种形式，两点收口和三点收口。尺寸过小，螺母起不到自锁作用；收口尺寸过大，螺母装配时收口端容易产生裂纹，

脱不脱碳不仅跟温度有关，还决定于金属或合金的种类，并且决定于加热介质。比如含硅的钢就容易脱碳，不锈钢就不容易脱碳，耐热钢也不容易脱碳，如果是还原性介质，你加拿弊热到熔化状态也不会脱碳，如果是氧化性介质，则主要看氧化性的高低了，如果在空气中加热，则脱碳情况就更不好说了，只能够具体问题具体的分析，一般碳钢大约在570度产生强烈的氧化脱碳。

脱碳与否与化学成分、加枝敏吵热温度、保温时间、碳在金相组织中的存在形式、环境气氛等都有很大关系。仅仅靠化学成分无法判定材料表面造成脱碳需要的加热温度。

钢铁材料表面脱碳与含碳量或者碳当量有关。以60Si2Mn为例，脱碳敏感区在1150-1250度左右。脱碳还跟加热气氛、加热时间等有关。

另外需要考虑的是氧化和脱碳一般同时存在，如果氧化速度大于脱碳，猛侍那么即使在高温区也不会造成材料脱碳，只是表面氧化铁皮厚度增加。35CrMo一般用于生产高强度紧固件，一般要求吐丝温度不要超过880度，冷却速度在08-085度/s区间，脱碳层可控制在（02-04）D%之间。这个脱碳层是可以忍受的，后续的冷镦和力学性能可以保证。

为有效地提高弹性紧固件（弹簧垫圈、锥形垫圈、鞍形垫圈、波形垫圈等）抗蚀防护性能和装饰性，多半要进行表面处理，如发黑、磷化、电镀锌等处理。其中电解镀锌及钝化处理应用更为广泛。

加上弹性紧固件的硬度一般在42-50HRc之间，由于材料及表面处理的原因，它对氢比较敏感，在电镀后，除氢处理未达到驱氢目的，其残存的氢会造成弹性紧固件的延迟断裂。

目前，由延迟断裂氢脆引发的弹性紧固件断裂自然是一个严重的产品质量问题，人们可以采取各种技术来减少和预防弹性紧固件的氢脆问题。

1、材料缺陷的影响

弹性紧固件材料表面缺陷对电镀锌的有害影响是不容忽视的，比如钢板表面轻微裂纹折叠、斑痕蚀坑夹杂和超过允许深度的脱碳层，都会对弹性紧固件镀锌产生十分有害的影响，压弯成型不当造成表面插划伤，局部应力集中等都会有不良影响。

2、热处理工艺的影响

热处理工艺对弹性紧固件电镀锌后的氢脆是有较大影响的，若硬度≥45HRc时，均会诱发或导致弹性紧固件断裂。

在确保热处理技术参数的前提下，选择适宜的加热温度，合理的加热时间，充分予以回火。以最大限度地消除组织应力和热应力，避免其有害影响。淬火加热时应严防氧化和脱碳，网带炉碳势控制在060%-070%，盐浴炉必须认真脱氧捞渣，进行硬度检测时，严格注意表面层造成硬度虚假现象，使硬度测试值失真。一般应控制在42-44HRc为佳，不要超过45HRc。

3、电镀过程的影响

弹性紧固件由于氢的侵袭往往发生氢脆断裂，造成重大损失。析氢渗氢在整个电解镀锌中是不可避免的，析出的氢能够渗入镀锌层，甚至渗入基体金属内。锌的吸氢大约在0001%-0100%，而铁碳合金吸氢圆山在01%左右。氢在金属内使晶格扭曲，产生很大的内应力，致使其机械性能降低，析氢不仅对镀层性能产生不利影响，如产生针孔、麻点、气泡等缺陷，而且会渗透至基体金属中，使金属韧性大大降低，导致零件脆断。析氢的原因除在热处理外，较高的加热温度，氢很容易渗入零件应力集中的区域，酸洗和电镀都会发生析氢。

4、氢脆的预防

(1)电镀锌前必须严格控制阴极电解除油。对弹性紧固件（尤其是厚度≤1mm），不宜采用阴极电解除油，而是采用阳极电解除油、化学除油或超声波除油，也可以选用金属清洗剂除油（效果较好）。

(2)对弹性紧固件不宜采用强酸腐蚀，而是采用喷砂或喷丸等处理方法达到净化、活化表面目的。必须进行酸洗活化处理时，选用盐酸较硫酸为好。注意掌握酸洗时间不宜过长（每次控制30-60s），以多次短时间比长时间酸洗效果好。

(3)应选择氢脆性较小的镀锌电解液，一般而言，禄化物型镀锌电解液相对析氢较少，产生氢脆的可能性也小；而氰化物镀锌电解液析氢、渗氢较多，产生氢脆的机率也较大。

(4)采用有效的驱氢工序驱散渗氢，减少氢脆应力。驱氢温度一般为190-230℃，驱氢时间6-8h。在电镀锌后钝化前2h内进行，停留时间越短越好。

为了研究或防止氢脆，需要对金属的氢脆情况进行测试，以获取相关信息。测试氢脆的方法有好几种，常用的有往复弯曲试验和延迟破坏试验。

(1)往复弯曲试验往复弯曲试验对低脆性材料比较灵敏，可以用来对不同基体材料在经过相同的电镀工艺处理后的氢脆程度进行比较，也可以对相同的基体材料银御上的不同电镀工艺的氢脆程度进行比较。这种试验的方法是取一个待测试片，其尺寸规格为：150mm×13mm×15mm，表面粗糙度Ra=16。对试片进行热处理使之达到规定的硬度，然后用往复弯曲机让试片在一定直径的轴上以一定的速度进行缓慢的弯曲试验，直至试片断裂。弯曲方式有90。锋腔岩往复弯曲和180。单面弯曲两种，以前一种方式应用较多，弯曲的速度是06/s。如果是单面弯曲则所取的速度则为013。/s。评价的方法是将弯曲试验至断裂时的次数乘以角度，以获得弯曲角度的总和，其角度总值越大，氢脆越小。

测试时要注意以下几点。

①试片在进行热处理后如果有变形，应静压校平，不可以敲打校正，否则会使试片的内应力增加，影响试验结果。

②为了防止应力影响，电镀前应进行去应力，在电镀后则要进行除氢处理，这时检测的是残余氢脆的影响。

③弯曲试验时所用的轴的直径的选用很重要，因为评价这种试验结果的量化指标与轴径有关，对于小的轴径，则弯曲至断裂的次数就会少一些，具体选用什么轴径要通过对基体材料的空白试验来确定，并且在提供数据时要指明所用的轴径，否则参数没有可比性。

(2)延迟破坏试验延迟破坏试验是一种灵敏度较高的试验方法，适合用于高强度钢制品的氢脆检测。这种氢脆测试也是在试验

机上进行的，所用的试验机为持久强度试验机或蠕变试验机，检测试样在这种试验机上受到小于破坏程度的应力的作用，观测其直到断裂时的时间。如果到规定的时间尚没有发生断裂，即为合格。这种试验需要采用按一定要求制作的标准的测试验棒。并且每次要使用三支同样条件的试样平行做试验，以使结果更为可信。

这种试样的形状和尺寸要求如图2-1，氢脆试样棒示意其中关键位就是处于试样中间轴径最小的地方（直径4．5mm士005mm）。如果有较为严重的氢脆，断裂就从此处发生。试样应先退火后再经车工加工为接近规定尺寸的初件，经热处理达到规定的抗拉强度后，再加工到精确尺寸。试样在电镀前要消除应力，其工艺与电镀件的真实电镀过程相同。镀层的厚度要求在12&microm左右。试验所用的负荷是进行空白测试时的75%。如果经过200h仍不断裂，即为合格。