一种耐高温高强度特种紧固件制备工艺的制作方法

1.本发明涉及紧固件生产加工技术领域，尤其涉及一种耐高温高强度特种紧固件制备工艺。


背景技术：

2.ml-286是一种fe-15cr-25ni(与国标gh2132牌号相近)基变形高温合金，在该合金成分基础上进行优化调整，加入mo、ti、al、v及微量b、re综合强化而得的，属于铁镍基变形高温合金，该合金晶粒细小均匀，缺口敏感小，碳质量分数低等优点，具有良好的综合性能。该合金是目前应用最广泛的一类铁镍基沉淀硬化型高温合金，在650℃以下具有高的屈服强度和持久强度、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性和满意的焊接性能。适合制造在650℃以下长期工作的航空发动机高温承力部件，如紧固件、涡轮盘、压气机盘和转子叶片等。
3.目前，市场上常见的a286紧固件是采用温镦成型工艺，因此，材料的硬度相对较低，且温镦所需的设备及运行成本偏高。本公司研发生产适用于冷镦工艺的原料盘条，降低了紧固件的设备及生产运行成本，使其更便于规模化生产。该项目主要提高ml-286合金冷镦紧固件的硬度，通过调整材料ms点，使其冷加工后硬度提高。盘条固溶时效后硬度可达30hrc以上，使用该材料制成冷镦件成品的硬度可达32hrc以上。
4.高温合金材料的主要用途是汽车发动机、高速列车紧固件厂家。目前国内的需求量很大，而此产品大部分依赖进口，供货周期长，价格昂贵。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种耐高温高强度特种紧固件制备工艺，它通过对材料的组成成份进行优化，提高了生产加工过程中的产品质量，并且通过全新的处理加工工艺，保障了后期生产加工成产品后的力学性能更强，保障了整体具有可靠的塑性、韧性，有利于冷镦成形，并且整体的成本更低，使后期生产加工时的生产效率更高，大大降低了供货周期。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种耐高温高强度特种紧固件制备工艺，其特征在于，所用材料由以下元素组成，重量百分比含量为：c≤0.04％，si≤0.35％，mn≤0.35％，s≤0.002％，p≤0.015％，cr：14.50～15.50％，ni：24.05～24.80％，ti：1.90～2.35％，b：0.005～0.008％，mo：1.0～1.5％，v：0.1～0.5％，cu≤0.3％，al≤0.30％，余量为铁及不可避免的杂质，1)将上述材料进行锻造处理的步骤，入炉温度≤600℃，控制升温时间≥6小时，勤翻钢防止阴阳面，禁止火焰直射到钢锭(坯)上，加热温度：1080～1100℃，保温时间≥1.5小时，保证烧透，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥950℃，进行空冷处理；2)进行热轧处理的步骤，入炉温度≤600℃，升温时间≥1小时，加热温度：1060～1080℃，保温时间≥30分钟，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥900℃，进行空冷；3)进行固溶处理的步骤，固溶温度980～1000℃，依次进行空冷、油冷或水冷后，在700～720℃时效12～16h后进行再次空冷处理。
8.进一步的，在进行控制控制升温时的升温速率在1-3℃/秒。
9.进一步的，c≤0.04％，si：0.30％，mn≤0.25％，s：0.002％，p：0.015％，cr：15.50％，ni：24.35％，ti：1.90～2.35％，b：0.006％，mo：1.0～1.5％，v：0.35％，cu≤0.1％，al≤0.30％。
10.进一步的，c≤0.04％，si≤0.15％，mn：0.15％，s≤0.002％，p：0.013％，cr：14.50％，ni：24.05～24.80％，ti：1.90～2.35％，b：0.00％，mo：1.0～1.5％，v：0.15％，cu：0.25％，al：0.20％。
11.本发明的有益效果：
12.本发明通过对材料的组成成份进行优化，提高了生产加工过程中的产品质量，并且通过全新的处理加工工艺，保障了后期生产加工成产品后的力学性能更强，保障了整体具有可靠的塑性、韧性，有利于冷镦成形，并且整体的成本更低，使后期生产加工时的生产效率更高，大大降低了供货周期。
具体实施方式
13.一种耐高温高强度特种紧固件制备工艺，它通过对材料的组成成份进行优化，提高了生产加工过程中的产品质量，并且通过全新的处理加工工艺，保障了后期生产加工成产品后的力学性能更强，保障了整体具有可靠的塑性、韧性，有利于冷镦成形，并且整体的成本更低，使后期生产加工时的生产效率更高，大大降低了供货周期。本生产工艺所用材料由以下元素组成，重量百分比含量为：c≤0.04％，si≤0.35％，mn≤0.35％，s≤0.002％，p≤0.015％，cr：14.50～15.50％，ni：24.05～24.80％，ti：1.90～2.35％，b：0.005～0.008％，mo：1.0～1.5％，v：0.1～0.5％，cu≤0.3％，al≤0.30％，余量为铁及不可避免的杂质，1)将上述材料进行锻造处理的步骤，入炉温度≤600℃，控制升温时间≥6小时，勤翻钢防止阴阳面，禁止火焰直射到钢锭(坯)上，加热温度：1080～1100℃，保温时间≥1.5小时，保证烧透，开锻温度≥1050℃，终锻温度≥950℃，进行空冷处理；2)进行热轧处理的步骤，入炉温度≤600℃，升温时间≥1小时，加热温度：1060～1080℃，保温时间≥30分钟，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥900℃，进行空冷；3)进行固溶处理的步骤，固溶温度980～1000℃，依次进行空冷、油冷或水冷后，在700～720℃时效12～16h后进行再次空冷处理。ml-286具有较好的加工塑性和热稳定性，可在704℃以上的高温下依然保持较高强度，可广泛应用于高速列车制动盘、汽车发动机用高强度螺栓及其他高温零件。
14.螺栓的头部一般采用镦制成形，根据加工材料的性能参数可以选用冷镦、温镦或热镦。若镦制成形过程中的工艺采用不当，往往会造成螺栓头部出现裂纹或者飞边和折叠现象，使产品合格率降低。
15.本项目主要研发ml-286变形高温材料采用冷镦(挤)工艺制造以外六角螺栓、内六角螺栓为主的紧固件。为充分发挥材料的塑性加工性能，保持金属材料的金相组织，使其金属晶粒流线不被破坏，从而确保螺栓等紧固件成品的硬度等各项性能指标，成形方式采用冷镦成形工艺。
16.首先，坯料的准备。坯料除要求化学成份、组织均匀，不要有金属夹杂等以外，对原材料进行固溶时效处理和拉丝，目的在于消除金属轧制时残留在金属内部的残余应力，使组织均匀，合理降低硬度。
17.选择相应的冷镦模具；然后，在三维实体建模参数，建立上、下模和坯料的实体模
型，并进行装配定位；最后，确定并设置成形前处理模块中的参数。提高模具光滑度及改善金属表面润滑条件，降低变形体与模具工作表面的摩擦力，尽可能降低变形中由于摩擦而产生的拉应力。
18.选择合适的变形规范。金属材料在发生塑性变形时，其变形状态往往十分复杂，变形尺寸是否合理直接影响产品质量和模具寿命。为了对处于复杂变形状态下的变形体进行应力、应变的度量，便于对加工过程进行仿真分析，引入了等效应力和等效应变的概念，测算需要设置的相应参数。
19.选用合理的成型油，以高温合金适应高速、连续冷镦机的高强度操作，在螺栓、螺母成型工艺过程中发挥出色的性能。
20.冷镦(挤)次数的确定：用lo/do的值来确定镦锻次数，当lo/do≤2.0时，只需要一次镦锻就可成形，不会出现纵向弯曲，当lo/do≤4.0时，要经过两次镦锻完成头部成形；当lo/do≤7时，则要通过三次镦锻完成头部成形。总之，lo/do的值愈大，需要镦锻的次数愈多。
21.冷镦(剂)六角螺栓工艺流程：
22.盘条拉丝
→
冷镦(挤)成型
→
搓丝
→
清洗
→
检验
→
包装
→
入库
→
出厂。
23.综上所述，采用优化后的工艺参数进行生产试验，结果显示：螺栓头部成形质量较好，外观及结构尺寸满足工艺要求，金相组织均匀细致无缺陷，符合技术要求。
24.作为优选，在进行控制控制升温时的升温速率在1-3℃/秒，确保在生产过程中材料的生产更加稳定，整个过程中的安全性更高
25.作为优选，c≤0.04％，si：0.30％，mn≤0.25％，s：0.002％，p：0.015％，cr：15.50％，ni：24.35％，ti：1.90～2.35％，b：0.006％，mo：1.0～1.5％，v：0.35％，cu≤0.1％，al≤0.30％，在生产加工时更加方便，能够使生产过程中的整体加工效率更高，从而可以进一步降低生产进的成本，使整体在生产时的效果更好。
26.作为优选，c≤0.04％，si≤0.15％，mn：0.15％，s≤0.002％，p：0.013％，cr：14.50％，ni：24.05～24.80％，ti：1.90～2.35％，b：0.00％，mo：1.0～1.5％，v：0.15％，cu：0.25％，al：0.20％，在生产时的杂质含量更少，在使用时的性能更加可靠，能够保障整体的产品质量更好，在后期生产成紧固件时的产品质量也更有保障。
27.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。