专利名称：一种φ30以上高强度螺栓的制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料锻造及热处理技术，具体涉及一种Φ30以上的高强度螺栓的锻造及热处理工艺。
背景技术：
高强度螺栓为需要施以较大预紧力的螺栓，多用于桥梁、钢轨、高压及超高压设备的连接。高强度螺栓被用于使用时需要很强的承载力，采用的原材料强度很高，因此对加工工艺要求较高。Φ30以上的高强度螺栓由于其特殊要求不能采用冷镦成型，必须采用加热锻造， 锻造后在头部会形成多余的边沿，需要进行切除。在高强度螺栓的加热锻造过程时，加热锻造温度比较高，锻造后产品需要较长时间进行冷却。由于冷却时间长，螺栓的头部预计有加热部位的杆部容易形成马氏体和组织晶粒粗大，在进行切边时由于存在马氏体组织容易行成头部的崩裂，造成螺栓报废。另一方面，在热处理时，由于螺栓存在马氏体组织和原材料组织的混合组织，这样在淬火时由于组织应力的不均勻，容易造成螺栓开裂造成螺栓报废。目前，针对由于上诉原因造成的螺栓开裂报废问题，人们通常采用加热锻造后对工件进行正火处理，以达到细化组织，改善切削性能的目的。这种方法在正火时由于温度高，一般为860°C左右，保温时间长，冷却方式采取空气冷却。该方法的保温温度比较高、加热时间长，将会耗用比较多的电能，成本较高。第二，这种方法由于采用正火处理，温度高， 冷却方式为空气，这样螺栓表面容易形成氧化层，影响螺栓的外观和尺寸，影响使用。此外， 这种方法的空气冷却方式一般为敞开式空气冷却方式，而螺栓表面温度较高，冷却会比较慢，这样在螺栓周围表面温度高，这样在螺栓周围温度会较高，致使工人劳动强度也高。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种Φ30以上高强度螺栓的制造工艺。本发明的制造工艺能够有效降低螺栓的开裂，降低了高强度螺栓的报废率，同时又能够节能省电。本发明的技术方案一种Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，该工艺包括以下步骤
(1)锻造选取锻造高强度螺栓的原材料，按照螺栓的线径要求，对选取的原材料进行预处理，再进行锻造，锻造工序为加热锻造，加热锻造温度为1100 1300°C，加热锻造时间为2 5分钟，
(2)热处理将加热锻造后的工件迅速送入网带炉进行高温回火，所述的网带炉包括预热区、第一加热区、第二加热区和保温区，工件进入网带炉后先经过预热区进行预热，预热温度为500 550°C，预热时间为30 40分钟，再经过第一加热区和第二加热区进行加热， 加热温度为550 570°C，第一加热区加热时间为30 40分钟，第二加热时间为30 40 分钟)，最后经过保温区进行保温，保温温度为550 570°C，保温时间为60 80分钟，(3)后处理对高温回火的工件进行冷却，冷却后对工件进行切边处理。作为优选，所述的原材料为42CrMo钢。42CrMo钢属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性也较好，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好，利用42CrMo钢锻造高强度螺栓具有较大的强度。作为再优选，所述的步骤(3)中的冷却方式为水冷。采用水冷的冷却方式减少了高强度螺栓锻造后的冷却时间，减少了螺栓头部以及有加热的杆部部位处马氏体的形成以及组织晶粒粗大的现象。作为再优选，所述的步骤(1)中锻造的加热方式为感应加热。作为再优选，所述的步骤(2)中预热温度为500 530°C。作为再优选，所述的步骤(2)中第一加热区和第二加热区的加热温度为550 560 "C。本发明的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺在对工件进行加热锻造后直接入王带炉进行高温回火，充分利用了锻造后工件尚有的余热，减少了时间达到了节能的目的，在用高温回火后，工件的组织为回火索氏体，细化了晶粒，充分避免了晶粒粗大的现象以及马氏体组织和原材料组织两种组织混和存在的现象。
具体实施例方式本发明的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺选用42CrMo钢作为原材料，选用 42CrMo钢作为原材料能够有效提高高强度螺栓的抗拉强度、硬度、屈服强度以及断后延伸率和断面收缩率等指标。本发明的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺在将经过加热锻造后的工件直接送入网带炉进行高温回火，网带炉包括预热区、第一加热区、第二加热区和保温区，工件进入网带炉后先进过预热区的预热，再经过第一加热区和第二加热区的加热，再进入保温区进行保温，最后将高温回火的工件进行水冷后后处理加工。实施例1
选用42CrMo钢作为原材料，按照螺栓的线径要求，对原材料进行预处理后进行加热锻造，加热锻造温度为1100°C，加热锻造时间为5分钟，加热锻造后本发明高强度螺栓头部边角处的硬度为HRC45，金相组织为马氏体，将经过加热锻造后的工件迅速送入网带炉进行高温回火，工件进入网带炉后首先经过网带炉的预热区，在550°C的温度下预热30分钟，再进入第一加热区、第二加热区，进入第一加热区后在570°C的温度下加热30分钟，然后进入第二加热区，在570°C的温度下加热30分钟，最后进入保温区进行保温，在570°C下保温60分钟。将高温回火后的工件取出，用水进行冷却，回火后工件的金相组织为珠光体和铁素体，对工件的硬度进行测试，测得回火后工件的表面硬度为HRC32，再对工件进行切边，最后统计报废率为0. 09%。实施例2
选用42CrMo钢作为原材料，按照螺栓的线径要求，对原材料进行预处理后进行加热锻造，加热锻造温度为1200°C，加热锻造时间为3分钟，加热锻造后本发明高强度螺栓头部边角处的硬度为HRC50，金相组织为马氏体，将经过加热锻造后的工件迅速送入网带炉进行高温回火，工件进入网带炉后首先经过网带炉的预热区，在530°C的温度下预热30分钟，再进入第一加热区、第二加热区，进入第一加热区后在560°C的温度下加热35分钟，然后进入第二加热区，在560°C的温度下加热30分钟，最后进入保温区进行保温，在560°C下保温70分钟。将高温回火后的工件取出，用水进行冷却，回火后工件的金相组织为珠光体和铁素体，对工件的硬度进行测试，测得回火后工件的表面硬度为HRC34，再对工件进行切边，最后统计报废率为0. 1%。实施例3
选用42CrMo钢作为原材料，按照螺栓的线径要求，对原材料进行预处理后进行加热锻造，加热锻造温度为1300°C，加热锻造时间为2分钟，加热锻造后本发明高强度螺栓头部边角处的硬度为HRC55，金相组织为马氏体，将经过加热锻造后的工件迅速送入网带炉进行高温回火，工件进入网带炉后首先经过网带炉的预热区，在500°C的温度下预热40分钟，进入第一加热区后在550°C的温度下加热40分钟，然后进入第二加热区，在550°C的温度下加热 40分钟，最后进入保温区进行保温，在550°C下保温80分钟。将高温回火后的工件取出，用水进行冷却，回火后工件的金相组织为珠光体和铁素体，对工件的硬度进行测试，测得回火后工件的表面硬度为HRC35，再对工件进行切边，最后统计报废率为0. 11%。本发明的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺生产的高强度螺栓硬度为HRC32 35， 产品报废率为0. 1%左右，而采用现有技术生产的高强度螺栓，即经过加热锻造后直接采取切边的方法，其报废率为5%左右，本发明有效降低了生产Φ30以上高强度螺栓时的报废率。
权利要求
1.一种Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤(1)锻造选取锻造高强度螺栓的原材料，按照螺栓的线径要求，对选取的原材料进行预处理，再进行锻造，锻造工序为加热锻造，加热锻造温度为1100 1300°C，加热锻造时间为2 5分钟，(2)热处理将加热锻造后的工件迅速送入网带炉进行高温回火，所述的网带炉包括预热区、第一加热区、第二加热区和保温区，工件进入网带炉后先经过预热区进行预热，预热温度为500 550°C，预热时间为30 40分钟，再经过第一加热区和第二加热区进行加热， 加热温度为550°C 570°C，第一加热区加热时间为30 40分钟，第二加热时间为30 40 分钟，最后经过保温区进行保温，保温温度为550°C 570°C，保温时间为60 80分钟，(3)后处理对高温回火的工件进行冷却，冷却后对工件进行切边处理。
2.根据权利要求1所述的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于所述的原材料为42CrMo钢。
3.根据权利要求1所述的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于所述的步骤 (3)中的冷却方式为水冷。
4.根据权利要求1所述的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于所述的步骤(1)中锻造的加热方式为感应加热。
5.根据权利要求1所述的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于所述的步骤(2)中预热温度为500 530°C。
6.根据权利要求1所述的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于所述的步骤 (2)中第一加热区和第二加热区的加热温度为550 560°C。
7.根据权利要求1所述的Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，其特征在于所述的步骤 (2)中保温区的保温温度为550 560°C。
全文摘要
本发明公开了一种Φ30以上高强度螺栓的制造工艺，包括以下步骤锻造、热处理和后处理，加热锻造温度为1100～1300℃，加热锻造时间为2～5分钟，锻造后直接将工件迅速送入网带炉进行高温回火，网带炉包括预热区、第一、二加热区和保温区，工件进入网带炉后先经过预热区进行预热，再经过第一加热区和第二加热区进行加热，然后经过保温区进行保温，最后对高温回火的工件进行冷却，冷却后对工件进行切边处理。本发明工艺对工件进行加热锻造后直接入网带炉高温回火，充分利用了锻造后工件尚有的余热，省时节能，高温回火后，工件组织为回火索氏体，细化了晶粒，充分避免了晶粒粗大以及马氏体组织和原材料组织两种组织混和存在的现象。
文档编号C21D1/25GK102248116SQ20111007856
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者周世团, 苏友份, 藤宝贵 申请人:浙江迪特高强度螺栓有限公司