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东风汽车高强度紧固件热处理技术提升

2019-04-28 13:41:33 无锡务达机械科技股份有限公司 阅读

热处理技术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,要想生产出优质的高强度紧固件,必须要有先进的热处理技术和装备。



  1. 东风汽车高强度紧固件热处理现状

  东风汽车高强度紧固件有4个性能等级,即8.8、9.8、10.9、12.9级。而这4个等级的高强度紧固件都要进行调质处理。

  热处理调质是为了提高紧固件的综合力学性能,以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。因此,调质工艺对原材料,炉温控制、炉内气氛控制、淬火介质、热处理质量检测和控制等都有严格要求。

  1.1 材料

  东风汽车高强度紧固件材料主要有ML35、35K、ML40Cr、ML35CrMo钢等,其中75%ML35CrMo钢进口。材料主要有方框偏析、脱碳、裂纹等问题。材料在冷成形前需进行球化退火,退火在油炉内进行,炉内无保护气氛,存在脱碳现象。

  1.2 热处理调质炉

  12.9级为主的高强度紧固件在铸链炉生产线上进行调质处理。炉内温度,气氛由计算机控制,采用Rx气作为保护气氛,加热和防氧化脱碳能做到有效控制,紧固件在加热过程中质量完好。

  8.8级为主的高强度紧固件是在震底炉上进行调质处理,受震底炉结构的影响,炉子密封性能差、Rx气氛不易控制、炉温温差大、零件在炉内加热存在碰撞和时间长短不—致,紧固件在加热过程中的质量较差、存在脱碳、碰伤、加热不均匀等现象。

  1.3 淬火介质

  东风汽车高强度紧固件调质,淬火介质有两种,ML35类用碱水淬火,中碳合金钢用普通机械油淬火。在碱水中淬火存在淬火开裂现象。在普通机械油中淬火存在硬度不均甚至不合格现象,生产中不得不进行反复调质处理。

  1.4 检测

  东风汽车高强度紧固件热处理后的检测,主要检测硬度、抗拉强度、金相组织(定性检测)、Rx气分析、12.9级的进行100%磁粉莹光无损检查裂纹等。而淬火介质冷却性能测定、金相组织的定量分析、零件内在缺陷和硬度分选尚无检测手段。

  2. 国外高强度紧固件热处理水平

  2.1 材料

  材料改制中的球化退火,日本神户钢厂具有领先技术,神户钢厂提供的球化钢,不需要紧固件生产厂再球化退火,因而不存在退火脱碳问题。

  我国台湾省和俄罗斯有的生产厂家材料退火采用感应加热,然后进入保护气氛炉内保温的球化退火,该工艺先进,脱碳问题可以得到很好解决。西方国家大多采用保护气氛控制的电加热罩式球化退火炉实现材料球化退火,设备和工艺先进,球化质量可靠,无脱碳现象。

  2.2 热处理调质炉

  国外广泛采用网带式或铸链式热处理调质线。调质线除了炉子密封性能好以外,还具有先进的气氛,温度和工艺参数计算机控制,设备故障报警和显示等功能。

  高强度紧固件从上料-清洗-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。

  2.3 淬火介质

  淬火介质直接影响淬火冷却能力、淬火开裂和变形等。国外高强度紧固件调质处理时,对中碳钢广泛采用水溶性淬火介质(PAG),对中碳合金钢广泛采用快速淬火油。

  2.4 检测

  国外对原材料采用直读光谱仪进行化学成分快速检测,对改制材料进行在线无损检测裂纹。确保材料热处理前处于完好状态。零件进行调质时,采用碳势控制、温度控制和工艺参数控制。

  淬火介质实行温控和冷速监测,淬、回火硬度测量,淬、回火金相测定,必要时进行定量测定,调质后零件100%的莹光磁粉无损探伤,100%的零件硬度和内在缺陷分选和力学性能测定等。

  3. 技术提升

  综上所述,东风汽车高强度紧固件的热处理技术和装备与国外先进的热处理技术和装备相比,存在一定的差距。为了进一步开拓国内外市场,东风汽车紧固件公司在热处理技术提升方面做出了很大努力。

  3.1 已实现的技术提升项目

  3.1.1 更新金相显微镜:进口金相显微镜2台,购进金相图谱分析软件系统。从而使高强度紧固件的金相分析、失效分析达到了定量水平,并且制定了高强度紧固件调质组织中的铁素体含量等级标准,后续还要做更多的研究,确保深层次的内在质量在受控状态。

  3.1.2 更换淬火油:购进快速淬火油实现中碳合金钢高强度紧固件全部淬快速油。使淬火质量有了明显的提高,体现在淬火硬度高且均匀,淬硬层加深,心部铁素体明显减少,力学性能稳定,不存在零件返修和废品。

  3.1.3 采用水溶性淬火介质:购进水溶性淬火介质代替碱水用于部分中碳钢高强度紧固件调质淬火。淬火效果很好,未发现淬火开裂现象,淬火硬度均匀,淬火质量较好。代替普通淬火油,可以解决淬油易产生油污烧结而影响后序电镀质量的难题。(使用今禹8-20淬火剂)

  3.2 正在技术提升项目

  3.2.1 购置调质线:东风汽车高强度紧固件热处理技术提升重点在热处理调质线,通过招标选用了实力雄厚,技术水平高的台湾省一家企业设计制造的两条热处理调质线。

  该线具有气氛、温度和工艺参数计算机控制,设备故障报警和显示等功能,设备密封性能好,自动化程度高,技术水平达到国外先进水平。

  3.2.2 全面更换淬火介质和添置淬火介质测定仪:两条新调质线一台为油炉,介质选用快速淬火油,另一台为水炉,介质选用水溶性淬火介质。

  为了确保淬火冷却性能稳定,进口先进的携带式淬火介质测定仅一台,这样可以做到定期对淬火介质进行监测,确保淬火质量。

  3.2.3 保护气氛选用:由于Rx气质量比甲醇裂解所产生的保护气气质更好—些,12.9级东风汽车高强度紧固件采用Rx气作为保护气,以提高和确保12.9级高强度紧固件的质量。

  水炉采用甲醇裂解气作为保护气,当一种保护气出现供气问题时,两条调质线还可以共用一种保护气,用气非常方便。

  3.2.4 进口涡流分选仪:利用先进的涡流分选仪,对出厂的东风汽车高强度紧固件100%进行在线检测,确保出厂产品质量。

  3.2.5 东风汽车高强度紧固件用材料:已对新型冷成形用球化钢进行了试验,该新钢种在冷成形和热处理过程中都具有很好的表现。在康明斯发动机上试装也很好。采用球化钢可以省去退火工序,避免油炉退火造成的环境污染、脱碳、又可以减少模具消耗和淬火开裂。