专利名称：一种生产光亮、超长、高强度全螺纹螺柱的生产方法
技术领域：
本发明属于一种对工件进行加工成型的生产方法，特别是涉及一种以含有CrMo元素的低合金结构钢为原料加工全螺纹螺栓的生产方法。
目前国内外生产高强度螺栓普遍采用的生产工艺是退火(760±20℃)——冷拔变形——校直——螺纹滚丝——调质处理[淬火(860±20℃)+高温回火(640℃)]，滚丝后的产品进行“调质处理”，导致表面质量极差，若“调质处理”在螺纹滚丝之前进行，“调质处理”产生的热腐蚀坑，也严重影响产品的表面质量；采用气体保护或真空处理，可以提高产品的表面质量，但致使产品的生产成本大幅度提高，而且使用常规热处理设备难以实现批量生产“超长”的螺栓产品(3.7米)。
国外早在80年代就已经成功地生产出“光亮，超长，高强度全螺纹螺柱”，但均使用“气体保护”或“真空处理”等专用设备，仍执行“调质处理”的热处理工艺。我国市场目前尚没有“光亮，超长，高强度全螺纹螺柱”的需求，其原因是没有认识到该产品具有使用方便，灵活，应用广泛等优点，加之目前现行的生产技术还不能生产出合乎“标准”要求的“产品”。在本发明问世之前，国内还不能生产出满足ASTM A-193 B7标准的“光亮，超长，高强度全螺纹螺柱”的合格产品。
针对以上提出的问题，本发明提供一种生产光亮，超长，高强度全螺纹螺柱的生产方法，其目的在于减少″调质处理″这一工艺步骤，提高产品质量，能够实现批量生产超长的螺栓产品，降低生产成本。
本发明是通过以下技术方案来实现的一种生产光亮、超长、高强度全螺纹螺柱的生产方法，其特征在于该生产方法采用如下步骤进行(1)选材与预先热处理；将热轧状态的35CrMo或42CrMo圆钢材，采用低温退火处理，550℃～650℃，保温时间大于1小时，以便进行“冷拔变形”；(2)冷变形工艺；采用“冷拔变形”缩径，使圆钢的表面质量和尺寸精度达到“滚丝”前的技术要求，冷拔变形可采用一次冷拔或两次冷拔工艺，总变形量应大于12％；(3)回复再结晶热处理工艺；冷变形后的材料经回复再结晶退火处理，温度为500℃～600℃，保温时间大于2小时。
35CrMo可不进行低温退火处理，直接进行冷拔变形；冷拔变形后，进行“回复再结晶”退火处理，加热温度在500℃～600℃之间，保温时间大于2小时。
本发明的优点及效果本发明的技术方案及发明要点是首次采用“冷变形+回复再结晶退火”工艺制取“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”，该加工技术靠“冷拔变形”可提高强度10％以上，靠随后的回复再结晶热处理，提高其塑性指标——延伸率，使延伸率δ5达到16％以上，依靠“冷变形”和“回复再结晶热处理”工艺参数的有机配合，使“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”产品达到国际国内标准的要求。
具体分析该发明与现有以“调质处理”工艺生产“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”相比较，有如下优点(1)采用本发明后，冷拔变形前采用低温退火(550℃～640℃)处理，使材料获和良好的塑性，而不过多损失强度，具有节约能源的效果。
(2)采用“冷拔变形+回复再结晶退火”工艺取代“调质处理”工艺，其意义是减少淬火工序，节约能源，使生产成本降低1000元/吨以上，同时产品表面光亮，无腐蚀坑，提高了产品的表面质量，使低成本生产“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”成为现实。
(3)采用本发明生产“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”，可不使用“气体保护”和“真空处理”工艺，减少设备投资。该工艺中两次使用的“退火处理”温度低，范围宽，不需要特殊的热处理设备，生产中易于实施，因此具有较强的实用性。
(4)采用本发明低成本生产“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”，有利于该产品的推广和应用，同时产品表面光亮，无腐蚀坑，使低成本生产“超长高强度螺栓”成为现实，可给标准件行业带来可观的经济效益和社会效益。(5)光亮、超长、高强度全螺纹螺柱是采用无切削加工挤压成型的—种紧固件，应用于压力容器，油田钻井，机械，冶金行业等任何需要高强度紧固件的场合。超长螺栓产品的使用非常广泛和方便，可以灵活应用于所需各种长度的场合，根据所需要的长度任意截取。本发明不仅适用于光亮、超长、高强度全螺纹螺柱的生产，也适用于短“螺栓”的生产。
下面通过实施方式对本发明加以具体描述本发明的工艺流程为低温退火(560℃～640℃)——冷拔变形——回复再结晶退火(500℃～600℃)——校直——螺栓滚丝——浸油——装箱。
实施本发明的要点是第一，选取35CrMo或42CrMo圆钢作为原料，并进行低温退火；第二，采用“冷拔变形+回复再结晶退火“的工艺流程；第三，选择合适的冷变形工艺，主要是合适的总变形率；第四；选择合适的回复再结晶热处理工艺，既合适的热处理温度和保温时间。以下就工艺流程的实施要点叙述如下例一将原始性能为σb＝1125MPa，δ＝12％，φ22mm的42CrMo圆钢于640℃退火1小时，经冷拔变形缩径至φ22mm，经510℃再结晶退火2小时后，获得的力学性能为σb＝21MPa，σ0.2＝771MPa，δ＝19％，ψ＝55％。例二将原始性能为σb＝1125MPa，δ＝12％，φ24mm的42CrMo圆钢于600℃退火1小时，经冷拔变形缩径至φ22mm，经520℃再结晶退火2小时后，获得的力学性能为σb＝1008MPa，σ0.2＝915MPa，δ＝20.4％，ψ＝53％。例三将原始性能为σb＝950MPa，δ＝13％，φ20mm的35CrMo圆钢直接冷拔，变形率为38.46％，经600℃再结晶退火2小时后，获得的力学性能为σb＝940MPa，σ0.2＝850MPa，δ＝17％，ψ＝53％。例四将原始性能为σb＝950MPa，δ＝13％，直径为φ22mm的35CrMo圆钢直接冷拨变形缩径到直径为φ19.2mm后，经580℃再结晶退火2小时后，获得的力学性能为σb＝892MPa，σ0.2＝849MPa，δ＝17.8％，ψ＝55％。
采用“冷拔变形”缩径，使圆钢的表面质量和尺寸精度达到“滚丝”前的技术要求(精度在机械精加工的公差范围内)，冷变形可采用一次冷拔或两次冷拔工艺，总变形量应大于12％，如果冷拔变形前，抗拉强度较低，可适当提高变形率。该冷拔变形工艺可提高强度10％以上，但塑性指标——延伸率，会大幅度降低，可通过回复再结晶热处理工艺提高塑性。
半成品圆钢校直后，执行最终“螺纹滚丝”工艺，不影响材料的综合力学性能，并使产品获光亮的表面，从而实现了“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”的生产。该工艺中，两次使用的“退火处理”温度低，范围宽，不需要特殊的热处理设备，生产中易于实施，因此具有较强的实用性。
为生产“光亮，超长(3.7)高强度全螺纹螺柱”，采用“低温退火”提高材料的塑性，而不过多损失强度；冷拔变形以提高材料的强度，并使表面质量及尺寸精度达到滚丝前的技术要求；之后进行的回复再结晶退火处理，既不影响尺寸精度，又可达到使材料“增强增韧”的效果；以“冷变形+回复再结晶退火”工艺取代常规的“调质处理”工艺，降低生产成本，均为本发明所具有的特点。可消除因冷变形产生的内应力，大大提高材料的塑性，使延伸率大于16％，并兼有提高强度的作用，保证了材料的“强度与韧性”，使其具有良好的综合力学性能；同时消除材料表面因“冷变形”产生的“冷作硬化”现象，降低了表面硬度，以便于后序工艺——“螺纹滚丝”的进行。在滚丝工序之前进行的“回复再结晶退火处理”，使用的温度较低，处理后金属表面不产生热腐蚀坑，仍能保证被处理工件的表面粗糙度达到工艺的要求，其中“冷变形+回复再结晶退火处理”工艺应用于“高强度螺栓”产品的生产具有创新性。以上产品综合力学性能均达到美国ASTM A-193，B7标准及GB3098.1-82中8.8级以上标准的“光亮、超长、高强度全螺纹螺柱”技术，其特征在于采用“冷拔变形+回复再结晶退火”工艺流程，以取代传统的“调质处理”工艺；首先进行“冷拔变形”，并控制总变形量不小于12％，为保证冷拔变形的进行，42CrMo钢可采用“低温退火(550℃～640℃，保温大于1小时)处理”以提高塑性，抗拉强度σb不低于830MPa，35CrMo可不进行低温退火处理，直接进行冷拔变形；冷拔变形后，进行“回复再结晶”退火处理，加热温度在500℃～600℃之间，保温时间大于2小时，从而保证产品的抗拉强度σb≥870MPa，屈服强度σ0.2≥730MPa，延伸率δ5≥16％，断面收缩率φ≥50％。
权利要求
1.一种生产光亮、超长、高强度全螺纹螺柱的生产方法，其特征在于该生产方法采用如下步骤进行(1)选材与预先热处理；将热轧状态的35CrMo或42CrMo圆钢材，采用低温退火处理，550℃～650℃，保温时间大于1小时，以便进行“冷拔变形”；(2)冷变形工艺；采用“冷拔变形”缩径，使圆钢的表面质量和尺寸精度达到“滚丝”前的技术要求(精度在机械精加工的公差范围内)，冷拔变形可采用一次冷拔或两次冷拔工艺，总变形量应大于12％；(3)回复再结晶热处理工艺；冷变形后的材料经回复再结晶退火处理，温度为500℃～600℃，保温时间大于2小时。
2.根据权利要求1所述的一种生产光亮、超长、高强度全螺纹螺柱的生产方法，其特征在于35CrMo不进行低温退火处理，直接进行冷拔变形；冷拔变形后，进行“回复再结晶”退火处理，加热温度在500℃～600℃之间，保温时间大于2小时。
全文摘要
本发明属于一种加工成型的生产方法,特别是涉及一种以含有CrMo元素的低合金结构钢为原料加工全螺纹螺栓的生产方法。其特征在于该生产方法有采用如下步骤进行:1选材与预先热处理;2冷变形工艺;3回复再经晶热处理工艺。其优点是采用本发明后,使材料获得良好的塑性,提高了产品的表面质量,使生产成本降低1000元/吨以上,具有节约能源的效果。
文档编号B23G7/00GK1255417SQ9912257
公开日2000年6月7日 申请日期1999年11月30日 优先权日1999年11月30日
发明者田素贵 申请人:沈阳工业大学