高強度螺栓性能等級中8.8的含義，高強度螺栓性能等級8.8，穩(wěn)定化處理對MFT8鋼生產(chǎn)8.8級螺栓性能的影響

通過對MFTS非調(diào)冷鐓鋼成分、組織的控制，使盤條綜合性能得到提升，經(jīng)過合理的拉拔工藝，冷鐓成型螺栓力學性能良好，按照優(yōu)化的低溫穩(wěn)定化處理工序后，螺栓綜合性能滿足要求，降低了生產(chǎn)成本、改善了環(huán)境。

穩(wěn)定化處理對MFT8鋼生產(chǎn)8.8級螺栓性能的影響

1、前言

2005年以來中國緊固件行業(yè)經(jīng)歷十年快速發(fā)展，從前期緊固件產(chǎn)量高速增長，到近幾年品種質(zhì)量的穩(wěn)步提升，伴隨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，新工藝、新技術(shù)取得了長足進步。生產(chǎn)8.8級緊固件傳統(tǒng)工藝采用中碳冷鐓鋼盤條制作，工序為退火一酸洗(磷化)一拉拔一冷鐓(搓絲)一調(diào)質(zhì)熱處理(淬火+高溫回火)一表面處理(發(fā)黑或鍍鋅等)一包裝。首道工序退火的目的，使材料改善組織、性能，為后續(xù)的冷鐓成型工序作好準備。

調(diào)質(zhì)處理工序是使冷鐓后的緊固件成品獲得標準規(guī)定的機械性能，眾所周知緊固件生產(chǎn)中熱處理工序是耗能最大的工序，也是成本最大的工序，如果省去退火、調(diào)質(zhì)熱處理二道工序，將大幅度降低8.8級緊固件生產(chǎn)成本。同時可以避免熱處理缺陷的產(chǎn)生，能降低碳排放、改善環(huán)境。采用GB/T3098.22-2009《緊固件機械性能細晶非調(diào)質(zhì)鋼螺栓、螺釘和螺柱》中推薦的材料MFT8熱軋盤條，可以省去退火、調(diào)質(zhì)熱處理兩道工序而生產(chǎn)88級緊固件。按此工藝生產(chǎn)的88級緊固件主要性能均符合標準要求，但在做保證載荷試驗時，永久伸長量不穩(wěn)定，部分結(jié)果超標。為解決該問題，通過穩(wěn)定化處理工藝的研究，解決了保證載荷試驗時，永久伸長量不穩(wěn)定的問題，全部指標符合標準要求。

2、MFT8鋼成分控制及熱軋盤條工藝流程

(1)成分控制

MFT8細晶非調(diào)質(zhì)冷鐓鋼化學成分控制見表1。

(2)熱軋盤條生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)工藝流程，高爐鐵水一鐵水預處理一轉(zhuǎn)爐冶煉一精煉一連鑄(140mmx140mm方坯1一加熱一除鱗一熱機軋制一控冷一集卷一打包一入庫。

(3)熱軋盤條力學性能

工業(yè)化大批量生產(chǎn)的不同規(guī)格MFT8熱軋盤條力學性能見表2。

3、螺栓試制結(jié)果

把MFT8非調(diào)冷鐓鋼熱軋盤條按酸洗(磷化)一拉拔一冷鐓(搓絲)一穩(wěn)定化處理一包裝工藝流程進行8.8級螺栓制作，冷鐓(搓絲)后未進行穩(wěn)定化處理的螺栓抗拉強度見圖1，穩(wěn)定化處理后的螺栓抗拉強度見圖2，穩(wěn)定化處理后的螺栓保證載荷實驗永久伸長結(jié)果見圖3，穩(wěn)定化處理前、后的螺栓保證載荷實驗永久伸長對比結(jié)果見圖4。拉拔工序變形量按25%左右控制，穩(wěn)定化處理工序按380+15℃x1.5小時控制。

4、討論分析

MFT8是近年國內(nèi)開發(fā)的88級螺栓用冷作強化非調(diào)質(zhì)鋼，其盤條熱軋態(tài)組織為鐵素體+珠光體，用非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)螺栓工藝中拉拔工序，與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)螺栓相比，不僅具有改變盤條尺寸、改善盤條表面狀態(tài)的作用，而且由于省略調(diào)質(zhì)熱處理同時還要保證螺栓的加工性能和成品力學性能，因此拉拔變形量在15%~30%之間，冷鐓鋼絲的綜合性能最佳。熱軋盤條經(jīng)過拉拔、冷鐓加工硬化，可以達到8.8級螺栓的強度、硬度和塑性要求，但在拉拔和冷鐓后螺栓處于冷作強化狀態(tài)，其組織為非穩(wěn)態(tài)的鐵素體+珠光體形變組織，這種形變組織中存在較多的高密度可動位錯和其他缺陷，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在螺栓加載時，這些可動位錯就會攀移、滑移，導致保證載荷試驗時螺栓永久伸長超標。對冷鐓后螺栓進行低溫穩(wěn)定化處理，能夠使經(jīng)過冷鐓變形后的顯微組織處于穩(wěn)定狀態(tài)。低溫穩(wěn)定化處理與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)熱處理有本質(zhì)區(qū)別，材料沒有經(jīng)過相變，仍然是鐵素體+珠光體組織，但使位錯密度、內(nèi)應力大大降低，保證螺栓服役過程中，在承受一定載荷條件下，不發(fā)生超過有害使用要求的永久變形，穩(wěn)定化處理的工藝范圍比較寬松，可以在280℃～480℃及0.5h～2.5h的范圍內(nèi)完成，為降低成本，穩(wěn)定化處理可以結(jié)合發(fā)黑處理或其他表面處理方法同時進行。未經(jīng)過穩(wěn)定化處理的螺栓，保載試驗時螺栓永久伸長量在15u~90U之間，超過標準規(guī)定值12.5U。按給定的工藝經(jīng)過穩(wěn)定化處理后，保載試驗時螺栓永久伸長量大大降低均小于5U。同時經(jīng)過穩(wěn)定化處理的螺栓抗拉強度提高約60MPa，螺栓的綜合性能大大改善。在螺栓穩(wěn)定化處理過程中鋼中析出細小的Nb、V、Ti等合金元素的碳氮化物，鋼中碳、氮原子聚集在位錯上，對位錯運動起阻礙和釘扎作用，不僅大大降低螺栓的永久伸長量，也可起到彌散強化和固溶強化作用，能提高螺栓的抗拉強度。

5、結(jié)論

使用MFT8冷作強化非調(diào)質(zhì)鋼制作8.8級螺栓，盤條的加工性能以及螺栓的抗拉強度等力學性能均滿足標準要求，但需要進行螺栓穩(wěn)定化處理，確保螺栓的永久伸長量指標達到標準要求(≤12.5U)。由于省去了退火和調(diào)質(zhì)熱處理工序，不僅大大降低了螺栓生產(chǎn)成本，而且改善環(huán)境、避免產(chǎn)生熱處理缺陷帶來的質(zhì)量風險，同時提高了8.8級螺栓的綜合性能。