专利名称：锻造部品的制造方法
技术领域：
本发明是一种锻造部品的制造方法，特别是涉及一种使锻造部品达到抗拉特性14.99级的机械性质的制造方法。
背景技术：
随着科技的进步，螺丝、螺钉等锻造部品，为供应各种不同用途的搭配使用，市面上出现有以不同材料制成的各种尺寸与机械性质的锻造部品，各国政府与民间团体为了让生产人员及使用人员都能遵循特定的规范，而建立共通的工业规格标准，来确保材料的适用性及安全性，以避免纠纷，达成共识，提升品质，促进工业升级在目前通行的工业规格中，虽然制定有14.9级强力螺钉应具备的性质，但是由于该14.9级的螺钉规格并不符合实际使用的需要，且以旧有的材料以及制造方法而难以制出，因而导致14.9级规格渐不被采用而陆续取消。
本发明人就针对上述旧有规范中的14.9级强力螺钉的材料及制法加以研发，而曾申请第03159430.1号“一种锻造部品的制造方法”发明专利案，如图1所示，其制造方法包含下列步骤(1)将一合金钢线材1经过球化退火及伸线的程序。
(2)将经过(1)步骤的线材1送入一锻造部品成型机中冲锻后，再经过搓牙机搓制牙纹以制成一部品2。
(3)配合图2所示，将该部品2加以热处理，该热处理流程为冷锻且搓牙成型后的部品2→前洗净11(热水去油污)→进炉加热保温12(760~900℃，时间50~90分钟)→淬火13(将865~880℃的部品放入温度60~130℃的油中，时间1~5分钟)→后洗净14(先以热水去油污，再以冷水冲洗，时间5~10分钟)→一次以上的回火15(第一次回火时间须50~90分钟、温度380~500℃)→急冷16(含油浓度10％的水中，温度30~60℃)。
如图2所示，在该热处理过程的第(3)步骤中，经过“加热保温”后，该锻造部品组织会由波来铁变为沃斯田铁。而于“淬火”及“后洗净”时，则会降温令沃斯田铁化组织，变为较硬的麻田散铁以及少数残留的沃斯田铁。再经过一次以上的“回火”，能加温将麻田散铁软化成吐粒散铁，而后恒温变态成为羽状组织的上变韧铁，该上变韧铁是细微雪明碳铁与肥粒铁的非层状混合物，具有高强度及高韧性。最后还须借由“急冷”步骤，去除残余的沃斯田铁，降低回火脆性。
上述制造方法，可制出抗拉强度140kgf/mm2，且伸长率为9％~14％的高强韧机械性质的锻造部品，故依上述机械性质，来修正上述标准成为一新的标准规范，就可得到一抗拉特性14.99级的强力螺丝标准，整数“14”是表示抗拉强度的最小值为140kg/mm2，小数点右方第一位的“9”是表示降伏强度的最小值为抗拉强度的90％，小数点右方第二位的”9”是表示延伸率最小值达9％。以赋予14.9级强力螺钉一新的生命，建立一新的14.99级的规范及制法，使该锻造部品具有高强度及高韧度的机械性质，以达到实际使用上的整体要求。
然而，上述制造方法虽然能制出具有抗拉特性14.99级高强韧机械性质的锻造部品2，但是在制造上却产生下列不理想的地方一、较费工时为了产制出变韧铁组织的部品2，于上述热处理过程的第(3)步骤中，部品在加温后必须经过数次的降温，以及一次以上的升温回火，也就是其间须经过多种不同工序，处理温度也必须经过多次升降，花费的时间冗长与短暂不一，控制上较为繁琐麻烦，而且制造流程较为耗费时间及能源。此外，上述部品2组织在经过淬火后，易残留有少量沃斯田铁，而此残留沃斯田铁的淬火组织在常温下较不安定，所以处理上还须借由急冷降温来去除所残留的沃斯田铁，处理时较复杂，因此制程上仍有待改进。
二、品质较不稳定该部品2主要是经过淬火后再回火，使得部品2组织能由麻田散铁经过吐粒散铁，而后再恒温变态成为上变韧铁，但是在上述组织变态中，由于其采用高温恒温变态，导致部品2组织变态较不稳定，使得大部份的部品2并未完成变韧铁的组织变态，也就是所得的变韧铁量较少，就预定重量的整批部品2而言，大约仅有5％的部品可达到抗拉特性14.99级的高强韧机械性质，造成产品品质良率较低，成本也相对地提高。
发明内容本发明的主要目的，是在于提供一种制造时间较短且机械性质较稳定的锻造部品的制造方法。
本发明的一种锻造部品的制造方法，其特征在于包含下列步骤(1)将一合金钢线材经过球化退火，再浸线，再进行粗抽，再进行软化退火，再进行浸线，再进行精抽的程序。
(2)将该经过(1)步骤的线材送入一锻造部品成型机中冲锻，再经一搓牙机搓制形成牙纹以成为一部品。
(3)将该部品加以热处理。
该热处理流程是将搓牙后冷锻成型的锻造部品，进行前洗净；再进行加热保温，温度760~900℃，时间50~90分钟；再进行沃斯回火，温度300~400℃，时间30~60分钟。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明图1是一种以往锻造部品的制造方法的制造流程示意图。
图2是该以往制造方法的时间与温度关系的简单示意图。
图3是本发明锻造部品的制造方法的一较佳实施例的制造流程示意图。
图4是该较佳实施例的时间与温度关系的简单示意图。
具体实施方式
如图3所示，本发明锻造部品的制造方法的较佳实施例，是依照下述步骤进行(1)选用一合金钢的线材3，例如SNCM439的镍铬钼钢硬化线材，化学成份含C 0.36~0.43％、Si 0.15~0.35％、Mn 0.60~0.90％、Ni1.60~2.00％、Cr 0.60~1.00％、Mo 0.15~0.30％，以符合CNS3935的材料检验规定，并能达到所需的硬化能要求。当然，在材料设计上，也可选用SCM445H(SAE4145H)、SCM445、SCM440、SCM440H。
(2)将该SNCM439线材3经过二次的球化退火及伸线的程序，使碳化物颗粒变圆变小增加柔软性和延展性，以利于冲锻挤压。其步骤为球化退火(低于变态温度，约680℃)→浸线(酸洗及磷酸盐皮膜)→粗抽(加工量20~30％)→球化退火(760℃)→浸线(酸洗及磷酸盐皮膜)→精抽(加工量5％以内)。当然，在退火及伸线处理上，还可因线材的材料组成、粗细及履历等不同的状态，而视情况来增减程序或温度。
上述的球化退火处理因波来铁中的雪明碳铁与肥粒铁呈层状交互存在，亚共析钢的初析雪明碳铁则呈网状存在于晶粒界面上，此种状态机械性质差，淬火时易变形或龟裂，因此必须施以球化退火处理，使钢内层状或网状雪明碳铁球化，令碳化物以球状晶出。
上述的伸线处理抽拉线材使其线径缩束，而于抽制时，层状波来铁与雪明碳铁平行的肥粒铁起滑移变形，且沿雪明碳铁本体的劈开面起微小的龟裂，并切断雪明碳铁使其微细化。
(3)将该经过(2)步骤的线材3送入一锻造部品成型机中冲锻成一具有预定外形的半成品，例如螺钉，并经搓牙机于该半成品表面搓制牙纹以成为一锻造部品4。
(4)配合图4所示，对该锻造部品4施予热处理，其热处理流程为冷锻成型的锻造部品→前洗净21(先以热水去油污，再以冷水冲洗)→进炉加热保温22(温度760~900℃，时间50~90分钟)→沃斯回火23(将加热保温后温度865~880℃的部品放入温度300~400℃的盐浴，时间30~60分钟)。
上述的加热保温处理在炉中逐渐递增、递减或恒温保温，例如可施以860℃、880℃、880℃、880℃、880℃、870℃等六段逐渐加温，用以将部品组织加热至沃斯田铁安定的温度，并保持至变态为完全沃斯田铁为止，也就是沃斯田铁化处理。
而上述的沃斯回火处理是将加热保温后的部品4放在温度300~400℃的盐浴中淬冷，并维持盐浴恒温30~60分钟，使部品组织变态完成，再冷却至室温24。本实施例是采用属于中性盐浴剂的恒温加热剂(MQ)，且在上述盐浴过程中，会使沃斯田铁组织变成针状组织的下变韧铁。
借由上述步骤，可制出具有下变韧铁组织的部品4，能具有变韧铁很多较佳的机械性质，在140kgf/mm2的下伸长率能达到9％~14％，而成为一具抗拉特性有14.99级的高强韧机械性质的强力螺丝。
由以上可知，本发明具有下列较以往为佳的优点一、节省工时本发明是在加热保温后直接施予沃斯回火，使得部品4组织能直接变成具有较佳强力韧性的下变韧铁，制程工序较为简易，控制上也较简单，况且在流程中由于不须先降温淬火后再升温回火，也不需要施予急冷处理，因此，确实可以大幅节省制程步骤与时间，并能节省能源。
二、品质较稳定借由沃斯回火法，使得部品4组织直接变态成为下变韧铁，而下变韧铁的机械性质，例如韧性、伸长率、抗拉强度……等皆优于以往的上变韧铁，所以部品4能获得较佳的强力韧性，而且本发明是采用低温恒温变态，使得部品4组织变态较稳定，大部份部品4都可完成变韧铁的组织变态，也就是所得的变韧铁量较多，就预定重量的整批部品4而言，至少80％的部品4可达到抗拉特性14.99级的高强韧机械性质，因此本发明的产品品质良率较高，所以能大幅降低成本。
本发明的功效是在热处理步骤中，于加热保温后直接采用沃斯回火的热处理，如此就能快速且稳定地使部品达到14.99级的抗拉特性，使其在具备高强度的前提下，还能具有高韧性的机械性质，以达到实际使用上的整体要求，所以具有节省时间及提升良率等功效。
综观上述，本发明的构造、特征的确能提供一种锻造部品的制造方法，在符合CNS3934的规范下，借由材料的选用及热处理的程度，能制出抗拉特性为14.99级的高强力、高韧性螺钉，使得本发明所制出的14.99级强力螺丝在140kgf/mm2的作用下，伸长率达到9％~14％，在制程上不仅较为快速，并能充份节省能源，还使得所制出成品的机械性质较稳定，因此本发明确为一能制出高强度高韧性的高强韧锻造部品的制造方法，能达成本发明的目的。
权利要求
1.一种锻造部品的制造方法，其特征在于包含下列步骤(1)将一合金钢线材经过球化退火，再浸线，再进行粗抽，再进行软化退火，再进行浸线，再进行精抽的程序；(2)将该经过(1)步骤的线材送入一锻造部品成型机中冲锻，再经一搓牙机搓制形成牙纹以成为一部品；及(3)将该部品加以热处理；该热处理流程是将搓牙后冷锻成型的锻造部品，进行前洗净；再进行加热保温，温度760~900℃，时间50~90分钟；再进行沃斯回火，温度300~400℃，时间30~60分钟。
2.如权利要求1所述的锻造部品的制造方法，其特征在于在第(1)步骤中该合金钢线材为SNCM439镍铬钼钢硬化线材。
3.如权利要求1所述的锻造部品的制造方法，其特征在于在第(3)步骤中的沃斯回火，是将加热保温后的部品施予300~400℃的盐浴淬冷，并维持盐浴恒温30~60分钟。
全文摘要
一种锻造部品的制造方法，是将一合金钢线材经过球化退火→浸线→粗抽→软化退火→浸线→精抽后，加以锻造并搓牙成部品，再将该部品加热后直接施以沃斯回火等热处理，使部品组织变态成为机械性质较优的变韧铁，所以能快速且品质稳定地制出具有抗拉特性14.99级的高强韧机械性质的锻造部品，此锻造部品在140kgf/mm
文档编号C21D1/32GK1759975SQ20041008504
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者张允得 申请人:福光企业股份有限公司