通常8.8級螺栓用ML35、35或SRWCH35K制造，當(dāng)截面大小不同時，由于淬透程度不同，雖然采用同一調(diào)質(zhì)工藝，其力學(xué)性能卻不盡一致。螺栓鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，馬氏體硬度越高。對于整個截面受力的螺栓淬火后，體積分?jǐn)?shù)要求獲得約90%的馬氏體組織，表明試樣臨界直徑全部淬透，淬透程度越高，調(diào)質(zhì)后屈強比也越大。屈強比的增大意味著能達到所需要的機械性能；否則就是沒淬透，淬透程度越差，機械性能也越差，將影響最終質(zhì)量。
碳對淬透性具有強烈的影響，在C≤0.35%時對淬透性的貢獻與錳相當(dāng)；當(dāng)碳含量為0.37%時，鋼的淬透性剛好滿足技術(shù)條件的要求。當(dāng)C≤0.40%時，每提高0.10%，HRC硬度值可提高6HRC。鋼中的碳含量由0.32%提高至0.40%，距淬火端距離J7.5mm的HRC提高了約8HRC，達56HRC，硬度值隨碳含量增加而增加。
我們常用淬火硬度控制熱處理質(zhì)量就是這個道理。但是對于45鋼，由于淬透性較低，只適合尺寸小于20mm的高強度螺栓。多年來，許多企業(yè)對截面直徑在22～27mm的螺栓也采用45鋼，而調(diào)質(zhì)處理恰恰忽略了淬透性這個最重要的質(zhì)量特性。由于截面尺寸效應(yīng)，螺栓尺寸越大淬火后硬度越低，淬硬層越淺，金相組織表層則有大量針狀和板條狀馬氏體，而心部依然是鐵素體加珠光體組織，這時高強度螺栓的綜合力學(xué)性能也越低。尺寸大于30mm時表面甚至無法得到馬氏體組織。
2、高強度螺栓在輸電鐵塔上的應(yīng)用，有何要求？
高強鋼將在輸電線路上大量采用，與高強鋼相匹配的高強度螺栓選型問題是供應(yīng)商關(guān)心和討論的問題之一。這一問題主要包括桿件的孔壁承壓和高強螺栓抗剪切2 個方面。
輸電鐵塔上采用的高強螺栓和土建結(jié)構(gòu)及橋梁結(jié)構(gòu)中使用的高強螺栓不同，其采用的是高強度粗制螺栓，其強度滿足相應(yīng)的級別（8.8級及以上），但加工標(biāo)準(zhǔn)還是大六角頭螺栓（GB/T5780），其受剪、受拉的計算也仍然采用普通螺栓的計算公式。通常計算和選用螺栓規(guī)格時，原則上在滿足受力要求和螺栓間距布置的前提下，盡量采用小直徑的螺栓；在滿足強度要求的前提下，盡量采用低級別的螺栓。
對于使用Q345、Q390及以上高強鋼的構(gòu)件，對于小規(guī)格的角鋼，6.8級螺栓較為合適；對于大規(guī)格角鋼，8.8級螺栓規(guī)格經(jīng)濟較為合適。不推薦使用10.9級螺栓，節(jié)點板建議采用等強度鋼板。Q420高強鋼用在受力較大的部位，且接頭螺栓大部分處于雙剪狀態(tài)。
由于10.9級螺栓在酸洗除銹時容易造成氫脆斷裂，且缺乏成熟的運行經(jīng)驗，建議不采用10.9級螺栓。4.8級螺栓和6.8級螺栓價格差別不大，而且1個6.8級螺栓可以解決許多受力不大的輔助材料的實際問題，卻要用2個4.8級螺栓才能解決。因此，在鐵塔中螺栓M16和M20采用6.8級熱浸鋅螺栓，M24螺栓宜采用8.8級熱浸鋅螺栓，以減少節(jié)點板，減輕塔重。
3、選用硼鋼能生產(chǎn)高強度螺栓嗎？制造10.9級高強度螺栓應(yīng)注意哪方面？
含硼鋼是以錳和硼為基礎(chǔ)代替鉻鋼或鎳鋼的低合金鋼。硼元素作為合金元素加入鋼中，只要有0.001%～0.002%就能顯著提高淬透性，增大鋼材的可淬透尺寸，提高淬火后鋼材截面內(nèi)組織和性能的均勻性。
冷鐓用鋼一直采用中碳鋼或低合金鋼，這些鋼變形性能差（需球化退火預(yù)處理和中間軟化退火），且機械性能差、脫碳嚴(yán)重。而降低碳含量，提高冷鐓變形能力，加硼以提高降碳而損失的淬透性，這就是使用硼鋼的基本意義。
含硼鋼是以微量的硼代替數(shù)量較多的其它合金元素，因此，與淬透性水平相當(dāng)?shù)钠渌辖痄撓啾龋辖鹂偤康�，高溫變形抗力小，容易塑性變形�?/P>
應(yīng)注意：①熱加工對硼在固態(tài)鋼中的各種存在形態(tài)之間的變化影響是最大，當(dāng)鋼中硼元素含量超過0.003%時，在晶界出現(xiàn)低熔點的Fe-C-B三元共晶，則產(chǎn)生熱脆性而使熱加工性能變壞；②硼的主要作用是提高淬透性，因此必須保證固溶硼的含量在一個合適范圍，大于0.001%，以免損害淬透性，另外，硼能否起到應(yīng)有的作用，在很大的程度上取決于熱處理制度的選擇和操作情況；③淬火溫度應(yīng)根據(jù)鋼的含硼量、化學(xué)成份和淬火前硼的狀態(tài)等條件來選擇，而不應(yīng)固定不變，熱處理制度中回火溫度降低，會加大含硼鋼螺栓的延遲斷裂傾向。許多研究和實踐經(jīng)驗還證明，含硼鋼在淬火前增加正火極有好處，可以消除或減少硼相，改善含硼鋼淬火、回火后的性能。
10B21、10B28、10B33、20MnTiB 及ML20MnTiB在螺栓中使用量最多，螺栓最終的力學(xué)性能由制造緊固件的材料品質(zhì)所決定，而10B21、20MnTiB和ML20MnTiB含碳量下限均低于0.20%，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)對材料的要求；當(dāng)螺栓強度≥1040MPa、硬度在33～39HRC的要求時，是靠降低回火溫度達到的，當(dāng)采用425℃再回火溫度試驗后硬度和強度均下降，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)中的最低回火溫度的性能要求。生產(chǎn)實踐可以看出，螺栓的機械性能，不但取決于熱處理工藝和金相組織，更重要的是應(yīng)具有良好的化學(xué)成分配合。
4、有何方法洗凈緊固件表面的殘油？
談不上清洗好方法，主要是針對冷鐓加工或切削加工時緊固件表面附著的冷卻油殘油、熱處理油中淬火后緊固件表面殘油的清洗。
�、賶A水清洗法
最簡單的堿水清洗是直接加熱或間接加熱式的清洗槽，清洗液是3%～10%的N2CO3或NaOH水溶液。對滲碳或碳氮共滲的自攻螺釘，回火前的中間清洗多用加熱到50～70℃的5%～10%的碳酸鈉溶液。連接式網(wǎng)帶爐即屬于此類。緊固件清洗一般采用噴淋和浸入雙重方式，若用熱水沖洗效果更好，最后利用高壓氣流進行干燥。堿水清洗方法最主要缺點是清洗效果不太好，尤其是緊固件的盲孔和凹槽部易有污斑和殘留物。對于堿水清洗產(chǎn)生的廢水必須進行中和處理，并回收廢油，達到相關(guān)環(huán)保要求方可排放。
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為克服堿水清洗方法的缺點，提高清洗效果，目前可采用專用金屬清洗劑，將清洗劑在40～70℃的水中稀釋成1%～3%溶液，將緊固件在溶液中浸泡15～20min，然后用熱水漂洗，最后用脫水機進行脫水處理�？杉尤肭逑礄C內(nèi)使用。金屬清洗劑清洗方法的缺點是價格貴，并有難聞的氣味，對緊固件有一定的腐蝕作用，廢水污染環(huán)境，因此，必須對廢水進行處理，并回收廢油。
�、塾袡C溶劑清洗方法
采用三氯乙烷、三氯乙烯等有機溶劑清洗，清洗效果佳。在常壓下以浸泡或噴淋方式清洗淬火緊固件時，有機溶劑的揮發(fā)和飛濺污染環(huán)境。為此，應(yīng)用密閉減壓溶劑真空清洗法的全套裝置，利用真空泵把空氣排出，緊固件在沒有空氣情況下和高密度的溶劑蒸汽接觸，進一步提高清洗效果，并靠真空蒸溜回收溶劑和油�；厥蘸蟮挠椭腥軇┖坑�20%降至4%以下，低于三氯乙烯環(huán)境衛(wèi)生規(guī)定的50ppm。
④燃燒脫脂法
冷鐓或機加工的緊固件在進入熱處理工序之前，需要清洗掉表面的油類。為此，可把緊固件在脫脂爐內(nèi)加熱至350～400℃使油份汽化或燃燒，以達到緊固件去油的目的或表面除磷的效果。燃燒脫脂法僅適用于熱處理前的清洗，也能清洗冷卻油、防銹液等輕質(zhì)、低粘度及低沸點油類。高粘度、高沸點的重質(zhì)淬火油燃燒后會有大量殘留物和碳黑附著在緊固件表面，達不到清洗目的。
對于要求表面高度清潔的緊固件如航空螺栓、汽車發(fā)動機連桿螺栓等，目前采用真空或超聲波等高級清洗技術(shù)，以代替常用的對大氣臭氧層具有破壞作用的含氯烴類物質(zhì)作為溶劑的清洗方法，可以實現(xiàn)高效環(huán)保清洗。
5、45#鋼螺母熱處理裂紋產(chǎn)生的原因是什么？
45#鋼H10級M30螺母，調(diào)質(zhì)后發(fā)現(xiàn)六角橫截面上沿圓周方向有肉眼可見的弧形及徑向裂紋，支承面上亦有肉眼可見的環(huán)形裂紋。這是常見的熱處理裂紋，斷口表面大部分無光澤，局部已發(fā)黑，小部分有光澤且有撕裂狀條帶（為打斷斷口時造成），未見其他缺陷。
金相檢驗裂紋兩側(cè)未見脫碳層，打開的裂紋斷口表面大部分氧化變黑，而后打斷的小部分?jǐn)嗫谟薪饘俟鉂桑f明表面氧化變黑是高溫回火時氧化所致。裂紋為沿晶開裂，尾部較尖，走向瘦直而剛健。裂紋兩側(cè)邊緣未見脫碳，有兩種可能原因：一是淬火前并沒有裂紋，淬火冷卻時開裂，裂紋兩側(cè)未見氧化脫碳；二是因為螺母開裂嚴(yán)重，裂紋較多，所取樣品為熱處理后裂紋擴展時的擴展裂紋。筆者認為，裂紋為淬火開裂、熱應(yīng)力和組織應(yīng)力疊加致淬火應(yīng)力明顯增大而導(dǎo)致螺母開裂。
建議，原淬火工藝為830℃，顯微組織中有局部過熱組織，現(xiàn)改為800～810℃，把采用水溶液淬火冷卻改為快速淬火油。油類淬火介質(zhì)的冷卻能力比水差，特別是在300～200℃范圍內(nèi)冷卻速度比水低得多。因此，用快速淬火油冷卻比水緩和，即能達到淬火目的，又可減少螺母內(nèi)螺紋的變形。
6、風(fēng)電機組42CrMo鋼螺栓調(diào)質(zhì)的回火溫度對金相組織有哪些影響？
對于42CrMo鋼10.9級螺栓調(diào)質(zhì)淬火應(yīng)充分奧氏體化，獲得約90%的馬氏體組織，當(dāng)回火溫度為540℃時，其組織和性能最好，這是在低、中溫回火時，馬氏體、鐵素體二相強度相差大，易引起應(yīng)力集中和偏析現(xiàn)象，致使組織不均勻，性能也不達標(biāo)。而42CrMo鋼螺栓在540℃回火時，二相強度差別減小，有利于改善應(yīng)力分布和組織的均勻化。
42CrMo鋼螺栓經(jīng)淬火后回火，回火溫度對金相組織的影響都經(jīng)歷了從粗大到細小的變化過程。淬火后不同回火過程，主要是淬火組織應(yīng)力的消除、組織的穩(wěn)定化和基體組織碳化物析出過程。低于400℃回火時，組織為回火馬氏體、未溶鐵素體以及少量的殘余奧氏體，中、低溫回火時析出的碳化物較細小。
隨回火溫度的升高，碳原子不斷析出，形成碳化物，先析出的碳化物不斷長大，形成回火托氏體，到540℃時，碳化物繼續(xù)長大并粒狀化，馬氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體組織，形成回火索氏體和未溶鐵素體，此時，鋼的強度、硬度下降，塑性以及沖擊韌度有較大幅度提高。生產(chǎn)實踐表明，42CrMo鋼螺栓調(diào)質(zhì)的回火溫度必須在540℃以上，否則低溫沖擊功-45℃≥27J有可能不合格。
7、奧氏體型不銹鋼如何強化？
如常用06Cr19Ni10（304）或12Cr18Ni9（俗稱18-8鋼）奧氏體型不銹鋼。加熱時不發(fā)生相變，不能通過熱處理方法強化力學(xué)性能，其強度較低，塑性、韌性較高。對于奧氏體型不銹鋼一般要求提高抗腐蝕性能和抗塑性，消除冷作硬化的緊固件，應(yīng)進行固溶處理；對于形狀復(fù)雜、不宜固溶處理的緊固件，可進行去應(yīng)力退火；含鈦或鈮的不銹鋼，為了獲得穩(wěn)定的抗腐蝕性能，可進行穩(wěn)定化退火以及敏化處理等。
固溶處理適合任何成分和牌號的奧氏體型不銹鋼，加熱推薦溫度范圍一般為950℃～1050℃，保持一定時間之后快速冷卻的工藝方法。穩(wěn)定化退火加熱溫度選擇很重要，選擇原則應(yīng)是高于（FeCr）23C6的溶解溫度，一般在750～860℃之間。消除應(yīng)力處理主要去除機械加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力或去除加工后的殘留應(yīng)力，可加熱至1010～1120℃，加熱保溫后緩慢冷卻。通常敏化處理制度為加熱到650℃，保溫5～6h空冷。對于一些特殊使用場合，為更嚴(yán)格地考核材料的抗晶間腐蝕能力，依據(jù)緊固件將來使用的溫度及材料的含碳量，以及是否含鉬元素等因素而采用不同的敏化制度。
奧氏體型不銹鋼不能用熱處理方法強化，但可以通過冷加工變形得以強化（冷作硬化、形變強化），使強度提高，塑韌性下降。奧氏體型不銹鋼螺栓、螺母及制品，經(jīng)冷鐓冷擠壓加工變形強化后，存在較大的加工應(yīng)力，這種應(yīng)力的存在導(dǎo)致在應(yīng)力腐蝕環(huán)境中使用時，增加了應(yīng)力腐蝕的敏感性，影響尺寸的穩(wěn)定性。為減小應(yīng)力，可采用去應(yīng)力處理。一般是加熱到260～400℃，保溫2～6小時后空冷或緩冷。去應(yīng)力處理不僅可減少緊固件的應(yīng)力，而且在斷后伸長率無大改變的情況下，使硬度、強度及疲勞極限得到提高。
奧氏體型不銹鋼不能用熱處理方法調(diào)整力學(xué)性能，但可以利用冷作硬化來改善提高，應(yīng)用于制造不銹鋼螺栓，冷作硬化效果與鋼材含碳量和變形量有關(guān)，隨著冷加工壓縮比的增加，冷作硬化效果增強。
8、如何降低熱處理保護氣氛的消耗，以降低成本？
鋼鐵緊固件在各種氣體介質(zhì)中加熱時，由于各種氣體對鋼的不同作用，在鋼的表面會發(fā)生氧化、脫碳等發(fā)應(yīng)，其化學(xué)成分和質(zhì)量發(fā)生變化。常用的可控氣氛中含有氫、一氧化碳、甲烷、二氧化化碳、氮、水份和微量的氧等。為此，緊固件加熱時應(yīng)通入保護氣氛。目前網(wǎng)帶爐采用甲醇與丙烷或甲苯滴注式裂解作為保護氣氛的主力。常用的有甲醇+丙烷、甲醇+甲苯、氮甲醇等有機液體裂解可控氣體。氮氣可控氣體用于緊固件加熱的爐中，由于不會引起脫碳、可在低碳鋼、中碳鋼淬火加熱保護。這種氣體的Co含量很低，所以價格便宜很多。生產(chǎn)實踐證明，采用氮甲醇氣氛可降低成本約20%～30%，經(jīng)濟效益顯著。
甲醇按CH3OH→Co+2 H2在800℃以上分解，其組成為1/3 Co和2/3 H2，并有少量的CO2、H2O和CH4。隨反應(yīng)溫度的不同存在著形成游離碳的趨勢，是一種具有弱滲碳性或非滲碳性氣體，而具有保護氣體的作用。
氮氣是惰性氣體，無毒、不污染環(huán)境，沒有燃燒爆炸危險性，稱為綠色熱處理氣氛。氮甲醇氣氛主要組份為N2、H2、Co，有微量H2O、CO2、CH4。調(diào)整氮和甲醇的混合比，爐內(nèi)氣氛中Co可在0～33%范圍內(nèi)變化，而氣氛中H2的濃度總是兩倍于Co的濃度，余量為N2。由于甲醇屬于弱滲碳劑，所以當(dāng)爐內(nèi)碳勢達到一定時（一般規(guī)定為0.35%C～0.40%C）,為了使?fàn)t內(nèi)碳勢迅速提高以滿足生產(chǎn)的需要，需向爐內(nèi)添加一定量的富化氣，采用向爐內(nèi)通入保護氣總量2%～5%的丙烷氣或滴注甲醇，以此來迅速提高碳勢，達到工藝設(shè)定值。爐內(nèi)分解后的氣體比例基本是20%CO，40%H2和40%N2。值得注意的是N2的流量為10～15L/min。
丙烷是易燃易爆物品，遇到強烈碰撞會爆炸燃燒，甲苯則是強滲碳性有機液體裂解氣體。甲苯是易制毒品的試劑，減少丙烷、甲苯的用量，可有效地減少不安全的因素，也可降低有害氣體對員工的危害程度。
9、鈹青銅彈性墊圈和彈簧制品的熱處理？
鈹青銅是一種典型的時效析出硬化型合金，廣泛用于儀器儀表、航空航天工業(yè)、核電工業(yè)和電子電器工業(yè)產(chǎn)品上的彈性墊圈和彈簧制品。鈹青銅的主要元素成分有銅、鈹和鎳。目前我國生產(chǎn)的鈹青銅材料主要有3種型號：QBe2.5、QBe2.0、QBe1.9牌號，為了檢測方便，通常采用硬度法，技術(shù)要求320～380HV。鈹青銅板材料有多種狀態(tài)，不同狀態(tài)的鈹青銅熱處理后的顯微組織和硬度是有所區(qū)別的。其中有4種狀態(tài)：即C態(tài)（軟態(tài)，即淬火狀態(tài)）、CY4態(tài)（1/4硬）、CY2態(tài)（半硬）、CY（態(tài)硬態(tài)，即淬火后冷軋狀態(tài)）。
鈹青銅的熱處理工藝主要為固溶+時效。通過固溶和時效處理可提高其硬度和強度，但對于優(yōu)良的電或熱傳導(dǎo)性能和抗蝕性能沒有影響。
固溶處理后材料不僅具有良好的塑性，可進行加工成型，最重要的是能為后續(xù)的時效強化作準(zhǔn)備。試驗和生產(chǎn)實踐表明，鈹青銅的固溶溫度以760～800℃為宜，可避免溫度過高或過低產(chǎn)生的弊病。為提高表面質(zhì)量，加熱常在保護氣氛中進行。保護介質(zhì)有多種，與氨分解氣比較，酒精裂解氣體具有純度高，氣氛穩(wěn)定、水分少等優(yōu)點。
時效處理一般在真空爐內(nèi)保溫2h后隨爐冷卻。鈹青銅固溶處理的冷卻速度一般越快越好，尤其在370～705℃范圍內(nèi)，更要快速冷卻。一般規(guī)定要在3秒內(nèi)將固溶加熱的材料放入水中攪拌冷卻，否則達不到固溶效果，影響鈹青銅的質(zhì)量。冷卻介質(zhì)一般為10～18℃的清潔自來水即可，方便、實用、價廉。
鈹青銅在固溶和時效后具有優(yōu)異的綜合性能，如高的強度、硬度和疲勞性能。對彈性要求較高的緊固件，要進行正常時效。通過對幾種狀態(tài)的鈹青銅進行不同溫度的狀態(tài)處理，發(fā)現(xiàn)C態(tài)（軟態(tài)）和CY4態(tài)（1/4硬）的鈹青銅時效溫度不能超過350℃，維氏硬度分別為380HV和401HV；而CY2態(tài)（半硬）、CY態(tài)（硬態(tài)）的鈹青銅時效溫度不能超過320℃，維氏硬度分別為405HV和399HV；超過該溫度后，材料的硬度開始降低，晶界反應(yīng)量增加，即發(fā)生過時效。為此，應(yīng)調(diào)整技術(shù)要求為360～410HV較妥。
時效溫度一般為320℃左右，晶內(nèi)析出明顯的線條，晶界上出現(xiàn)局部細小的粒狀析出物。溫度在320～340℃進行時效時，不僅能縮短工藝時間，還能獲得符合要求的綜合力學(xué)性能，對于彈墊、彈簧件即有一定強度和較高彈性，是可行的。
鈹青銅的時效處理應(yīng)在保護氣氛爐、真空爐或者井式氣體循環(huán)電爐中進行，采用真空時效325℃×2.5～3h后抗拉強度1245～1255MPa，斷后伸長率8.5%～9.0%，硬度385～395HV；而外觀質(zhì)量也能達到要求，對環(huán)境無污染。
10、如何優(yōu)化45#鋼高強度螺栓淬火強韌化工藝？
生產(chǎn)中常用45#鋼制造大規(guī)格8.8級高強度螺栓，熱處理調(diào)質(zhì)工藝采用830～840℃淬火+中、高溫回火。由于直徑較大，一般采用水溶液冷卻，但水淬易使鋼中出現(xiàn)裂紋和產(chǎn)生較大的變形，在頭部、六角邊緣尤為嚴(yán)重。因此，改進45#鋼的熱處理工藝，引起了同行的極大興趣。
多年來，大家習(xí)慣用亞溫淬火解決45#鋼淬火開裂問題。亞溫淬火加熱時，由于組織中存在未溶鐵素體，淬火后被嵌入馬氏體內(nèi)而成為殘留鐵素體，若按照最新GB/T3098.1-2010標(biāo)準(zhǔn)，淬火后馬氏體應(yīng)達到約90%，就判定為不合格產(chǎn)品。
據(jù)最新資料，45#鋼的Ac1 和Ac3臨界點溫度分別為724℃和802℃，而選擇800℃恰恰在臨界溫度附近，從金相檢驗可以看到殘留鐵素體似有似無，處于一種臨界狀態(tài)。
從金相檢驗可知，隨淬火溫度從770℃升高至840℃，殘留鐵素體量已不明顯，830～840℃常規(guī)淬火，組織中沒有殘留鐵素體。在800℃淬火較低溫度下，為板條狀和片狀馬氏體共存，趨于細化且更加均勻，淬火應(yīng)力較小，有效地減緩了淬火開裂的風(fēng)險。
從機械性能檢測可知，770～790℃亞溫淬火對殘留鐵素體嵌在馬氏體基體內(nèi)，對馬氏體產(chǎn)生割裂作用，中、高溫回火時，會影響到回火托氏體、回火索氏體的連續(xù)性，在某種程度上對強度具有一定的削弱作用。在同一溫度下，800℃或常規(guī)淬火、回火后獲得的強度是相近的。回火對強度的影響除了與回火溫度有關(guān)外，主要取決于馬氏體的固溶強化程度以及與碳化物之間的相對關(guān)系。
對于800℃淬火而言，由于組織中似有似無的鐵素體對馬氏體的固溶度影響不大，因此，800℃和常規(guī)淬火組織中的馬氏體無論從組織形態(tài)，還是固溶度都應(yīng)該是相似的，于是在Ac3附近（800℃）亞溫淬火+回火后，其強度與常規(guī)淬火回火后的強度差別不大。為此，45#鋼高強度螺栓淬火強韌化工藝建議為800℃淬水。
