一种长螺母的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种紧固件，具体设及一种长螺母，属于长螺母材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 紧固件在市场上也称为标准件，是将两个或两个W上的零件(或构件)紧固连接成 为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而 且标准化、系列化、通用化的程度极高。紧固件是应用最广泛的机械基础件，需求量很大。常 用的紧固件包括螺栓、螺钉、螺母等。
[0003] 螺母即为螺帽，是采用螺母和螺栓之间的摩擦力进行自锁，但是在动载荷中运种 自锁的可靠性就会降低。螺母在使用时，环境差异较大，低溫、高溫、酸碱性环境下都有可 能，且螺母在使用时，需要承受较大的应力，因此螺母需要较好的性能。
[0004] 现有技术中的螺母一般都采用整体金属结构，不仅质量重，用料成本高，且性能一 般，作为设备连接紧固件，在设备中所占重量比较大，不利于降低设备的整体质量，影响生 产、运输和使用等各个环节。
【发明内容】
[000引本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种含强度高、易焊接的长螺母。
[0006] 本发明的上述目的可W通过W下技术方案得W实施:一种长螺母，由螺帽和螺杆 组成，螺帽呈圆盘状且螺帽外径大于螺杆外径，在螺帽中部开设有与螺杆同轴设置的圆形 凹孔且圆形凹孔深入至螺杆处，在螺杆外壁上开设有外螺纹，所述长螺母由=维网络氮化 娃陶瓷/合金钢复合材料制成，所述=层层状多孔氮化娃陶瓷/合金钢复合材料包括体积百 分比含量为30-50%的=层层状多孔氮化娃陶瓷和体积百分比含量为50-70%的合金钢。
[0007] 本发明长螺母采用=层层状多孔碳化娃陶瓷/合金钢复合材料制成，立层层状多 孔SiC陶瓷和合金钢互为支撑骨架，充分发挥SiC陶瓷和合金钢两类材料的优点，有效提高 了长螺母的高溫稳定性、耐磨损性、耐腐蚀性等。在复合材料中若氮化娃陶瓷的含量过高则 会增加复合材料的脆性，降低复合材料的整体性能，而若氮化娃陶瓷的含量过低则复合材 料的耐磨性和耐高溫性能得不到提高。
[0008] 在上述长螺母中，作为优选，所述合金钢由W下质量百分数的成分组成：C: 0.17%-0.24%；Mn：1.30%-1.60% ； Ti ： 0.04%-〇. 10% ；Al：0.15%-1.20%,Cr：0.50%-1.20%，V:0.003%-0.01 %，B:0.0005%-0.0035%;Si <0.30%，S< 0.035% ;P< 0.035%， 其余为化。
[0009] 本发明使用的钢中C含量为0.17-0.24%，是一种低碳钢，塑性和初性较好，泽透性 较高，经泽火后具有硬而耐磨的表面与坚初的屯、部，所W具有较高的低溫冲击初性良好的 加工性，且加工变形微小，抗疲劳性能相当好。在本发明长螺母复合材料的合金钢中，若碳 含量过高，会导致合金钢屯、部初性的下降，将C含量为0.17-0.24%，稳定地保证合金钢的 屯、部有足够的塑性和初性。由于低碳钢的强度和硬度会相对较低，本发明适当增加了 Mn的 含量，W提高合金钢的强度和硬度。同时，本发明的钢中还同时含有Ti、V两种微量元素，与 Mn元素起协同作用，共同提高合金钢的强度和硬度。因为，Ti、V微量元素不仅可W细化晶 粒，还可W得到更高体积分数的弥散分布Ti(C，N)，（C，N)，和V(C，N)析出颗粒，因此，可W同 时起到细晶强化和弥散强化的作用。
[0010] 另一方面，碳当量影响元素 Mn在0-60加1深度存在富集现象，尤其在0-20加1深度内 富集更为明显，Mn元素含量峰值可达12%，为母材中含量的8.5倍。Mn元素在表面的富集显 著提高了表层碳当量，使得表层焊接性能急剧恶化。由此可知，表层合金元素 Mn的富集是造 成高强度合金钢不易焊接的主要原因，因此，严格控制合金钢中的Mn含量，避免多余的Mn在 生产过程中在合金钢表面富集。Mn元素还与钢中含有的化、Ni、V、B四种元素起协同作用，提 高钢的泽透性，从而使钢经渗碳泽火后提高钢的屯、部的强度和初性。
[0011] 由于化学成分的改变，其显微组织也发生改变，本发明的螺母板不仅具有较高的 强度和硬度，还具有较高的塑性和初性，且显著提高了螺母板的加工性能，使其易焊接。
[0012] 进一步优选，所述合金钢由W下质量百分数的成分组成：C:0.18%-0.22%;Mn: 1.40%-1.50%；Ti：0.05%-0.08% ；Al ：0.30%-1.00% ,Cr ：0.60%-〇 . 80% ,V：0.005%-0.008%，B:0.0008%-0.0030%;Si <0.30%，S< 0.035% ;P< 0.035%，其余为化。
[0013] 在上述长螺母中，作为优选，所述的=层层状氮化娃陶瓷包括上表面层、下表面层 W及上下表面层之间的中间层，其中上表面层和下表面层氮化娃陶瓷的原料组成（质量百 分比计)均为90-96%Si3N4和4-10%Y203,中间层氮化娃陶瓷的原料组成（质量百分比计)为 1-5%51〇2、0.5-2%炭黑、4-10%￥2〇3、余量813抓。
[0014] 本发明通过改变氮化娃陶瓷中Si3N4与二氧化娃和碳粉的相对含量，实现控制气孔 率，通过改变中间层Si3N4晶种的含量和层间界面对层状多孔氮化娃陶瓷烧结性能、微观组 织和力学性能的影响。随着Si3N4晶种含量的增大，收缩率逐渐降低，气孔率逐渐减小。W此 种控制多孔氮化娃气孔率的工艺为基础，制备S层层状多孔氮化娃陶瓷。随着中间层原料 中的Si3N4含量的逐渐增加，整个层状多孔氮化娃的收缩率和气孔率逐渐降低，弯曲强度逐 渐增加。当中间层与表面层的收缩率相差较大时，虽然是弱界面结合，但产生的界面残余应 力对层状多孔氮化娃的力学性能非常有利。当中间层与表面层的收缩率和气孔率接近时， 弱界面结合转变为强界面结合也有利于提高层状多孔氮化娃陶瓷的力学性能。总之，当中 间层的Si3N4含量变化时，层状多孔氮化娃陶瓷始终都具有较高的力学性能。
[001引进一步优选，所述炭黑的粒径为60-80nm，Si02的粒径为0.1-0.5皿，￥203的粒径为 0.2-1.2皿，Si3N4为日〉95 % 的 a-Si3N4。
[0016] 在上述长螺母中，所述=层层状多孔氮化娃陶瓷/合金钢复合材料由如下方法制 得：
[0017] 分别按上表面层、中间层、下表面层所述的原料配料，分别将配料利用有机载体浸 溃成型并在0.3-0.61化的氮气压力和1720-1750°〇下烧结1-化，分别制得上表面层、中间 层、下表面层的干粉；
[0018] 将制得的上表面层、中间层、下表面层的干粉依次敷放，最后在3-4M化的压力下压 制成型，得=层层状多孔氮化娃陶瓷；
[0019] 将=层层状多孔氮化娃陶瓷与合金钢利用真空-气压铸造方法制成=层层状多孔 碳化娃陶瓷/合金钢复合材料。
[0020]先制成=层层状多孔氮化娃陶瓷，再将合金钢引入=层层状多孔氮化娃陶瓷中， 使制得的复合材料中氮化娃陶瓷和合金钢互为支撑骨架，充分发挥两者材料的优点，并进 一步提高复合材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等物理性能。
[0021 ] 作为优选，真空-气压铸造方法中的真空度为0.05-0.08MPa。
[0022] 本发明还公开了上述长螺母的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：
[0023] 将=层层状多孔碳化娃陶瓷/合金钢复合材料先进行正火处理，然后机械加工成 长螺母巧件，最后将长螺母巧件进行热处理制得长螺母。
[0024] 在上述长螺母的加工方法中，所述的正火处理为等溫正火处理，所述等溫正火处 理的溫度为1600-1700°C，保溫2-化，正火处理完成出炉后用1.5KW排风扇降溫。正火处理为 等溫正火处理，由于本发明长螺母基体合金钢中的碳含量较低，属于低碳钢，切削加工性不 佳，而正火处理可W改善其切削加工性。所W本发明长螺母在成型后经过了正火处理，改善 了钢材的显微组织、消除了残余应力，改善了切削加工性，为随后进行的机械加工做好准 备。而且，本发明钢材采用的是等溫正火处理，解决了普通正火处理时由于堆冷存在的堆内 外及其它因素造成的冷却条件相差较大，而导致钢材局部由于冷速过快形成粒贝非平衡组 织，而钢材一些部位由于冷速过慢析出过多先共析铁素体而太软的现象，从而可W获得均 匀组织，将钢材的硬度控制在一定范围内，更利于后续机械加工的进行。
[0025] 在上述长螺母的加工方法中，所述的热处理包括渗碳处理、回火处理。由于本发明 钢材的碳含量较低，属于低碳钢，所W使用本发明钢材制备得到的长螺母巧件先进行渗碳 处理，使碳原子渗入到长螺母巧件的表面层，使长螺母巧件具有高碳钢的表面层，再经过泽 火和回火，使长螺母巧件表面层具有高硬度和耐磨性，而长螺母巧件的屯、部仍然保持着低 碳钢的初性和塑性。
[0026] 作为优选，所述的渗碳处理为先升溫至950-980°C，保溫70-90min，再降至960-980 °C，保溫30-50min，然后降至920-930°C，保溫20-40min，最后空冷至室溫。本发明热处理中 的渗碳处理通过=阶段不同溫度下的泽火处理，先消除渗碳层网状碳化物及细化屯、部组 织，然后改善渗层组织，进一步提高长螺母的硬度和耐磨性。
[0027] 作为优选，所述回火处理的溫度为250-350°C，回火处理的时间为100-140min。
[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0029] 1、本发明长螺母采用=层层状多孔碳化娃陶瓷/合金钢复合材料制成，=