一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺

摘要

本发明公开了一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺；涉及标准件技术领域，包括以下步骤：（1）清洗；（2）淬火处理；（3）回火处理；本发明工艺对紧固螺钉加工用圆钢材料进行一定的处理，能够显著的改善了其表面硬度和力学性能，极大的提高了其应用性能和应用领域。

说明书

技术领域

本发明属于标准件技术领域，特别是一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺。

背景技术

螺钉指螺丝（外文名：Screw），是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固器物机件的工具。螺丝是紧固件的通用说法，日常口头语。

公制螺纹是以MM（毫米）为单位，它的牙尖角为60度。美制螺纹和英制螺纹都是以英寸为单位的。美制螺纹的牙尖角也是60度，而英制螺纹的牙尖角为55度。

在螺纹紧固件广为使用之前，有许多不同的紧固方式。多半和木工及锻造有关，和机械加工较无关，用到的概念像定缝销钉及销、楔形物、榫卯、楔形榫头、钉子、锻焊及其他用皮革或纤维打结后绑束起来。在十九世纪中之前，造船时会用开口销、销螺栓或是铆钉固定，当时也有黏合剂，但种类不像现代这里多。

一直用十八世纪有机床可以大量生产螺钉，螺丝，螺丝钉后，金属螺钉，螺丝，螺丝钉才变成常用的紧固件，此技术约在1760年代及1770年代发展，沿着二个分开的工艺途径，但很快就融合了：木头螺钉，螺丝，螺丝钉（用在木头固定上的金属材质螺钉，螺丝，螺丝钉）是用单一用途、高产率的机床加工，以及低量、模具车间式生产的V螺纹机械螺钉，螺丝，螺丝钉，可以选择各种不同的螺距。

现有的紧固螺钉一般都是采用圆钢材料在制定机上镦压成具有螺杆、钉帽的外形，然后在仪表车床上精车螺杆、钉帽外圆，再在螺杆上车出螺纹，再铣出钉帽上的十字口底，即可；然而，其性能一般，尤其是硬度与屈强比相对较差，限制了其在某些特殊场合的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，以解决现有技术中的不足。

本发明采用的技术方案如下：

一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗：

将圆钢材料毛坯置于乙醇溶液中，浸泡30-40min，然后取出，再浸入氢氧化钠溶液中，加热至72-78℃，保温搅拌30min，然后，进行过滤，清水清洗至中性，烘干至恒重，即可；

（2）淬火处理：

将经过清洗处理后的圆钢材料毛坯送入淬火炉中进行淬火处理，加热至温度为800-816℃，保温20-25min，然后再用淬火介质进行淬火处理，得到淬火件；

（3）回火处理：

将上述经过淬火处理后得到的淬火件进行回火处理，回温温度为420-480℃，保温时间为3-4小时，然后自然冷却至室温，即可。

所述圆钢材料毛坯中组分按在质量百分比计为：碳1.15-1.18%、锰0.42-0.48%、硅1.6%、磷0.018-0.020%、硫0.03%、铈0.0016%，其余为铁。

所述硅与铈质量比为1000:1。

所述乙醇溶液质量分数为40%；

所述氢氧化钠溶液质量分数为10%。

所述淬火介质由聚合氯化铝、马来酸钠、水混合而成；

所述聚合氯化铝质量分数为6-7%；

所述马来酸钠质量分数为1.8-2.5%。

所述淬火处理：将毛坯浸入淬火介质中，完全浸泡3-5min，然后再取出，置于常温空气中静置8-10min，再浸入淬火介质中，完全浸泡10-12min，然后再取出，置于常温空气中静置8-10min，再浸入淬火介质中，完全浸泡3-5min，然后再取出，置于常温空气中冷却至常温，即可。

所述回火升温速率为10℃/s。

本发明通过在圆钢材料中引入一定质量比的硅与铈元素，同时，限定了硅元素的质量百分比，能够使得共析转变温度升高，促使共析转变温度范围加宽，也就是说，通过本发明引入的硅与铈的作用，能够促使奥氏体化温度升高，但是，过量的硅的添加反而会使得需要加热的温度过高，晶粒易于粗大，导致工件质量降低，而其含量过低的话，又容易产生碳化物，从而降低工件的力学性能，本发明通过硅与铈的一定质量比，能够改善工件的淬透性，进而提高淬火后的力学性能，本发明通过采用配制的淬火介质，能够促使奥氏体含碳量的饱和度增加，并且奥氏体稳定淬透性好，淬火后，马氏体硬度也得到明显的改善，而采用清水作为淬火介质不仅易产生淬火裂纹，同时，还容易导致奥氏体晶粒粗大，残余奥氏体量增加，硬度降低，本发明工艺中的淬火处理能够更好的得到均匀而又稳定的细晶粒奥氏体；经过本发明回火后，改善了组织稳定性，消除了淬火内应力，进一步的提高了工件的力学性能。

有益效果：

本发明工艺对紧固螺钉加工用圆钢材料进行一定的处理，能够显著的改善了其表面硬度和力学性能，极大的提高了其应用性能和应用领域。

具体实施方式

一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗：

将圆钢材料毛坯置于乙醇溶液中，浸泡30-40min，然后取出，再浸入氢氧化钠溶液中，加热至72-78℃，保温搅拌30min，然后，进行过滤，清水清洗至中性，烘干至恒重，即可；

（2）淬火处理：

将经过清洗处理后的圆钢材料毛坯送入淬火炉中进行淬火处理，加热至温度为800-816℃，保温20-25min，然后再用淬火介质进行淬火处理，得到淬火件；

（3）回火处理：

将上述经过淬火处理后得到的淬火件进行回火处理，回温温度为420-480℃，保温时间为3-4小时，然后自然冷却至室温，即可。

所述圆钢材料毛坯中组分按在质量百分比计为：碳1.15-1.18%、锰0.42-0.48%、硅1.6%、磷0.018-0.020%、硫0.03%、铈0.0016%，其余为铁。

所述硅与铈质量比为1000:1。

所述乙醇溶液质量分数为40%；

所述氢氧化钠溶液质量分数为10%。

所述淬火介质由聚合氯化铝、马来酸钠、水混合而成；

所述聚合氯化铝质量分数为6-7%；

所述马来酸钠质量分数为1.8-2.5%。

所述淬火处理：将毛坯浸入淬火介质中，完全浸泡3-5min，然后再取出，置于常温空气中静置8-10min，再浸入淬火介质中，完全浸泡10-12min，然后再取出，置于常温空气中静置8-10min，再浸入淬火介质中，完全浸泡3-5min，然后再取出，置于常温空气中冷却至常温，即可。

所述回火升温速率为10℃/s。

下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗：

将圆钢材料毛坯置于乙醇溶液中，浸泡30min，然后取出，再浸入氢氧化钠溶液中，加热至72℃，保温搅拌30min，然后，进行过滤，清水清洗至中性，烘干至恒重，即可；所述乙醇溶液质量分数为40%；所述氢氧化钠溶液质量分数为10%。

（2）淬火处理：

将经过清洗处理后的圆钢材料毛坯送入淬火炉中进行淬火处理，加热至温度为800℃，保温20min，然后再用淬火介质进行淬火处理，得到淬火件；所述淬火介质由聚合氯化铝、马来酸钠、水混合而成；所述聚合氯化铝质量分数为6%；所述马来酸钠质量分数为1.8%。所述淬火处理：将毛坯浸入淬火介质中，完全浸泡3min，然后再取出，置于常温空气中静置8min，再浸入淬火介质中，完全浸泡10min，然后再取出，置于常温空气中静置8min，再浸入淬火介质中，完全浸泡3min，然后再取出，置于常温空气中冷却至常温，即可。

（3）回火处理：

将上述经过淬火处理后得到的淬火件进行回火处理，回温温度为420℃，保温时间为3小时，然后自然冷却至室温，即可。所述回火升温速率为10℃/s。

所述圆钢材料毛坯中组分按在质量百分比计为：碳1.15%、锰0.42%、硅1.6%、磷0.018%、硫0.03%、铈0.0016%，其余为铁。所述硅与铈质量比为1000:1。

实施例2

一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗：

将圆钢材料毛坯置于乙醇溶液中，浸泡40min，然后取出，再浸入氢氧化钠溶液中，加热至78℃，保温搅拌30min，然后，进行过滤，清水清洗至中性，烘干至恒重，即可；所述乙醇溶液质量分数为40%；所述氢氧化钠溶液质量分数为10%。

（2）淬火处理：

将经过清洗处理后的圆钢材料毛坯送入淬火炉中进行淬火处理，加热至温度为816℃，保温25min，然后再用淬火介质进行淬火处理，得到淬火件；所述淬火介质由聚合氯化铝、马来酸钠、水混合而成；所述聚合氯化铝质量分数为7%；所述马来酸钠质量分数为2.5%。所述淬火处理：将毛坯浸入淬火介质中，完全浸泡5min，然后再取出，置于常温空气中静置10min，再浸入淬火介质中，完全浸泡12min，然后再取出，置于常温空气中静置10min，再浸入淬火介质中，完全浸泡5min，然后再取出，置于常温空气中冷却至常温，即可。

（3）回火处理：

将上述经过淬火处理后得到的淬火件进行回火处理，回温温度为480℃，保温时间为4小时，然后自然冷却至室温，即可。所述回火升温速率为10℃/s。

所述圆钢材料毛坯中组分按在质量百分比计为：碳1.18%、锰0.48%、硅1.6%、磷0.020%、硫0.03%、铈0.0016%，其余为铁。所述硅与铈质量比为1000:1。

实施例3

一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗：

将圆钢材料毛坯置于乙醇溶液中，浸泡35min，然后取出，再浸入氢氧化钠溶液中，加热至75℃，保温搅拌30min，然后，进行过滤，清水清洗至中性，烘干至恒重，即可；所述乙醇溶液质量分数为40%；所述氢氧化钠溶液质量分数为10%。

（2）淬火处理：

将经过清洗处理后的圆钢材料毛坯送入淬火炉中进行淬火处理，加热至温度为812℃，保温22min，然后再用淬火介质进行淬火处理，得到淬火件；所述淬火介质由聚合氯化铝、马来酸钠、水混合而成；所述聚合氯化铝质量分数为6.2%；所述马来酸钠质量分数为2.4%。所述淬火处理：将毛坯浸入淬火介质中，完全浸泡3.5min，然后再取出，置于常温空气中静置9min，再浸入淬火介质中，完全浸泡11min，然后再取出，置于常温空气中静置9min，再浸入淬火介质中，完全浸泡4min，然后再取出，置于常温空气中冷却至常温，即可。

（3）回火处理：

将上述经过淬火处理后得到的淬火件进行回火处理，回温温度为450℃，保温时间为3.5小时，然后自然冷却至室温，即可。所述回火升温速率为10℃/s。

所述圆钢材料毛坯中组分按在质量百分比计为：碳1.168%、锰0.47%、硅1.6%、磷0.0185%、硫0.03%、铈0.0016%，其余为铁。所述硅与铈质量比为1000:1。

实施例4

一种紧固螺钉加工用圆钢材料材料处理工艺，包括以下步骤：

（1）清洗：

将圆钢材料毛坯置于乙醇溶液中，浸泡36min，然后取出，再浸入氢氧化钠溶液中，加热至74℃，保温搅拌30min，然后，进行过滤，清水清洗至中性，烘干至恒重，即可；所述乙醇溶液质量分数为40%；所述氢氧化钠溶液质量分数为10%。

（2）淬火处理：

将经过清洗处理后的圆钢材料毛坯送入淬火炉中进行淬火处理，加热至温度为807℃，保温22min，然后再用淬火介质进行淬火处理，得到淬火件；所述淬火介质由聚合氯化铝、马来酸钠、水混合而成；所述聚合氯化铝质量分数为6.2%；所述马来酸钠质量分数为2.1%。所述淬火处理：将毛坯浸入淬火介质中，完全浸泡4min，然后再取出，置于常温空气中静置9min，再浸入淬火介质中，完全浸泡11min，然后再取出，置于常温空气中静置9.5min，再浸入淬火介质中，完全浸泡4min，然后再取出，置于常温空气中冷却至常温，即可。

（3）回火处理：

将上述经过淬火处理后得到的淬火件进行回火处理，回温温度为435℃，保温时间为4小时，然后自然冷却至室温，即可。所述回火升温速率为10℃/s。

所述圆钢材料毛坯中组分按在质量百分比计为：碳1.16%、锰0.45%、硅1.6%、磷0.019%、硫0.03%、铈0.0016%，其余为铁。所述硅与铈质量比为1000:1。

试验

对同一批相同规格的圆钢材料分别进行实施例与对比例方法处理，对比各组是否出现淬火裂纹（每组50个）；

表1

对比例1：与实施例1区别为淬火介质采用矿物油；

对比例2:与实施例1区别为淬火介质采用清水；

由表1可以看出，本发明工艺中配制的淬火介质能够大幅度的降低工件淬火裂纹的出现，极大的保障了工件的质量，降低了废品率，提高了合格率。

硬度检测；

采用全自动万能硬度计进行硬度测试，每个试样上均匀打5个点，取平均值；

表2

对比例2:与实施例1区别为淬火介质采用清水；

对比例3：与实施例1区别为圆钢材料中不添加铈；

由表3可以看出，本发明工艺处理后，能够极大的提高工件的表面硬度，能够更好的增强制备的紧固螺钉的性能。

屈强比检测：

表3

空白对照组：未处理的相同规格的圆钢；

由表3可以看出，本发明工艺处理后的工件屈强比得到明显的提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。