一、網(wǎng)帶爐怎樣防止緊固件增或脫碳？

8.8級以上高強度緊固件多采用SWRCH35K、35CrMo、40Cr鋼制造，采用冷鐓成形時，原材料的脫碳層不但仍然存在，而且被擠壓到螺紋的頂部，造成螺紋強度大大降低，使用時發(fā)生脫扣現(xiàn)象，使螺栓失去緊固作用。因此，除在淬火加熱時要保護螺紋牙尖不脫碳，還要對原材料已脫碳的螺栓進行適度的復碳。

把網(wǎng)帶爐中的保護氣氛的碳勢調到和被復碳的螺栓原始含碳量基本相等，使已脫碳的螺栓慢慢恢復到原來的含碳量，碳勢設定在鋼材含碳量的上限約0.35%～0.48%，復碳溫度與淬火基本相同，不能在高溫下進行，以免晶粒粗大，影響機械性能。

在使用網(wǎng)帶爐進行調質工藝時，雖然采用了氧探頭進行碳勢精準控制，并不是設定好了參數(shù)，整個過程都可以自動完成的，至于通入富化劑的流量、通入時間等都是自動調節(jié)的。富化劑又稱滲碳介質（丙烷、天然氣或甲苯）不采用任何限制裝置，只要閥門打開，介質呈最大量輸入爐內，這些錯誤的使用方法往往會短時間內造成爐內嚴重積碳，從而影響氧探頭的毫伏值正常輸出，以至爐內碳勢值實際偏差，造成螺栓表面增碳。

進料之前，必須先將工件表面層上的油脂清洗干凈，工件有良好潔凈的表面，必然對爐內的碳勢氣氛控制有非常重要的影響。氧探頭上的碳黑污染和氣氛的滲透都會給探頭的毫伏指示造成誤差，氧探頭前緣延伸至端部設有一可感測爐內氧含量的測氧探頭，其材質是敏感度極高的氧化鋯所制成，在高溫工作爐內，如覆蓋有積碳時，使得偵測電極頭（測氧探頭）附近的氧含量減少，此時氧探頭反應的是附近的氣氛，碳控儀自動控制下的富化劑（丙烷、天然氣或甲苯）流量減少，以至爐內實際碳勢下降；反之，碳控儀自動控制下的富化劑（丙烷、天然氣或甲苯）流量增加，以至爐內實際碳勢上升。

用氧探頭進行碳勢控制，實際上是對爐氣中的氧含量作單因素控制，而在爐氣中，還存在CO、CO2、CH4、H2等多種組份，如果希望能自動精確控制碳勢，僅靠氧探頭，從理論上講，還是有一定的難度的。

網(wǎng)帶爐爐口和爐膛落料口都設有用不銹鋼箔或片制成的多層氣簾，是為了提高爐內氣壓，且防止空氣竄入爐內，以提高爐內氣氛穩(wěn)定性，這一點很重要。氣簾因受高溫氣體侵蝕容易變脆而損壞，損壞部位應及時修補，否則將影響爐內氣密性，則碳勢也將受到波動；需增大富化劑（丙烷、天然氣或甲苯）流量才能保證碳勢穩(wěn)定。

因為氧探頭工作環(huán)境十分惡劣，應特別注意保養(yǎng)。氧探頭的氧化鋯陶瓷脆性很大，且耐急熱急冷性差，安裝時切忌碰撞和快捷安裝。新造的網(wǎng)帶爐一定要經(jīng)過烘爐和對爐膛預滲碳以后才可插入氧探頭，探頭最好在冷爐時裝卸。如必須在工作溫度下進行裝卸，則應該緩慢插入或拔出。尤其是在高溫工作狀態(tài)下的安裝，必須緩慢插入，一般應以10～20mm/min的速度緩慢插入，否則會因探頭核心部位爆裂而導致?lián)p壞。

根據(jù)經(jīng)驗，氧探頭故障主要是探頭內炭黑過多、探頭失靈，不同生產(chǎn)廠家氧探頭產(chǎn)品的質量不同，絕大部門探頭因內外電極脫落、氧化，造成漏氣而報廢。

二、網(wǎng)帶爐網(wǎng)帶壽命低的原因是什么？

一般的企業(yè)都是使用連續(xù)式網(wǎng)帶爐，主要用于低、中碳結構鋼和低合金結構鋼調質，SWRCH35K、SWRCH25K、40Cr、10B21、10B33、SCM435等鋼材的產(chǎn)品，碳勢控制在0.25%～0.35%左右，可是淬火爐的網(wǎng)帶最長有的使用不到6個月，有時只能用1個月就發(fā)生脆斷。網(wǎng)帶材質為SUS310S不銹耐熱鋼絲，一直以來認為是網(wǎng)帶材質有問題，后來直接使用日本進口材質，使用壽命仍沒有提高。

將脆斷的網(wǎng)帶絲進行金相檢驗，網(wǎng)絲的最外表層有硫化物層，生成了脆性的FeS2，次表層是增碳層，使網(wǎng)帶變脆，實際上表面相當于滲碳和滲硫，表層極易脫落；網(wǎng)絲的心部組織中有碳化鉻析出，產(chǎn)生了敏化現(xiàn)象，出現(xiàn)了脆性。

使用后的網(wǎng)帶脆性大，輕輕一掰就斷裂，無法進行修補。將脆斷的網(wǎng)絲經(jīng)900℃×4h空氣爐中保溫后空冷至室溫，同樣用手掰，沒有斷裂，且有一定韌性。金相檢驗顯微組織網(wǎng)絲表面的硫化物大部分消失了，滲碳層有所減少，其主要發(fā)生了以下化學反應：

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2，F(xiàn)e3C+3O2→Fe3O4+CO2；同時經(jīng)過900℃保溫后，網(wǎng)絲中心的碳化鉻大部分溶解。這說明脆性網(wǎng)絲，經(jīng)高溫正火后，表面的脆性FeS2和中心敏化現(xiàn)象（碳化鉻）明顯減少，恢復了部分韌性。

影響網(wǎng)帶壽命有3個因素。①增碳；②滲硫；③網(wǎng)帶產(chǎn)生敏化。增碳是因為由生產(chǎn)緊固件產(chǎn)品必須的保護碳勢引起的，這個無法避免；網(wǎng)帶長期處于高溫加熱狀態(tài)，所以敏化也不可能避免；但這兩個因素可以通過定期停爐燒碳進行部分消除。針對滲硫，可從源頭上加以控制，硫的來源主要在于爐內的保護氣氛，當采用液化氣和甲醇作保護氣氛時，液化氣中的硫含量較高是造成滲硫的主因。從液化氣和甲苯標準中硫含量最大值比對看，液化氣是343mg/m3，換算成169.8mg/kg，而甲苯是2.0mg/kg，把液化氣換成甲苯，這樣從源頭上避免了滲硫。加上定期停爐燒碳網(wǎng)帶爐設備維護制度的落實，網(wǎng)帶的壽命可以延長至18個月以上。

三、哪些是影響緊固件品質的原材料關鍵缺陷？

當鋼中有害元素P、S增加時，如S含量為0.04%時淬火后易產(chǎn)生裂紋。高強度螺栓應選擇高級優(yōu)質鋼材，P、S含量在標準中限制量為≤0.025%。針對化學成分特殊要求應對P、S兩項相加不大于0.025%為優(yōu)。

有些元素雖然是微量元素，但使鋼的熱處理規(guī)范大不相同，如煉鋼時脫氧劑用Al則其微粒溶點高，在鋼中起細化晶粒的作用，降低了過熱敏感性，使鋼成為細晶粒鋼，提高熱處理工藝性能。反之，用Si之類脫氧劑則會使鋼的成為粗晶粒鋼，使淬火過熱敏感性增大。煉鋼時每爐所含微量元素不同，其熱處理工藝性能也不同，如含B很微量≤0.0005%時，淬透性也會增加。

非金屬夾雜物的存在隔斷了金屬的連續(xù)性，剝落后就成凹坑或裂紋，在冷鐓成形時極易形成裂紋源，在熱處理時造成應力集中，產(chǎn)生淬火裂縫。因此，高強度螺栓對夾雜物須嚴格控制，一般鋼材標準中對夾雜物未做明確要求。C類（硅酸鹽類）和D類（球狀氧化物類）對熱處理的影響最大，硅酸鹽夾雜物應不大于1.5級，球狀氧化物夾雜應不大于2級為佳；對A類硫化物和B類氧化鋁夾雜物之和不大于3級。

非金屬夾雜物在鋼中主要以氧化物和硫化物的形式存在。

根據(jù)GB/T10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》標準，建議用最惡劣視場評定。氧化物類夾雜物壓力加工后，它們往往沿鋼材延伸方向呈不規(guī)則的點狀或細小碎塊狀聚集成帶狀分布，導致應力集中，引起疲勞斷裂。硫化物的危害其一就是降低鋼的塑性、韌性和抗疲勞性能，硫和硫化物數(shù)量或長度的增加會明顯降低鋼的韌性指標；其二是降低鋼的耐蝕性，特別是降低點蝕腐蝕性能。一旦受到拉應力或切應力的作用，就會沿夾雜物方向產(chǎn)生破裂；斷面收縮率隨夾雜物總量和帶狀夾雜物數(shù)量的增加而顯著降低。

四、水溶性淬火冷卻介質不同溫度的冷卻特性對緊固件淬火有影響嗎？

水溶性淬火冷卻介質屬于聚氧化烷撐的PAG型介質，在使用時根據(jù)需要加水稀釋成不同濃度的溶液，配成適量的防腐和防銹劑，可以獲得水--油之間或比油更慢的冷卻能力。

眾所周知，濃度．溫度和攪拌對水溶性淬火冷卻介質PAG淬火劑的冷卻能力影響很大。對緊固件產(chǎn)品濃度控制范圍2.5％～5％，液溫對冷卻特性很敏感，溫度越高在300℃左右的冷卻速度不會降低，反而提高，這是造成淬火開裂的原因之一，控制在30～40℃，攪拌和流動，既能提高冷卻速度，又能均勻液溫。

鋼從奧氏體狀態(tài)冷至Ms點以下所用的冷卻介質叫做淬火冷卻介質。淬火冷卻介質冷卻能力越大，鋼的冷卻速度越快，越容易超過鋼的臨界冷卻速度，則緊固件越容易淬透，這是螺栓、螺母需要的特性，淬透層的深度越深，越能達到約90%馬氏體組織。但是，冷卻速度過大將產(chǎn)生巨大的淬火應力，易使螺栓、螺母產(chǎn)生變形或開裂。因此，理想的淬火冷卻介質的冷卻能力應在650℃以上緩慢冷卻，以盡量降低淬火熱應力。650～400℃之間應當快速冷卻，以通過過冷奧氏體最不穩(wěn)定的區(qū)域，避免發(fā)生珠光體型或貝氏體型組織轉變。在350℃以下Ms點附近的溫度區(qū)域，應當緩慢冷卻以盡量減小馬氏體轉變時產(chǎn)生的組織應力。

水的冷卻能力很大，但冷卻特性不好；油的冷卻特性較好，但冷卻能力又不夠。目前，常用水或水溶液作為淬火冷卻介質，冷卻特性穩(wěn)定、價格適中。

試驗結果表明，水溫越高，其特性溫度越低，最大冷卻速度越小，冷卻時間越長。因為，螺栓、螺母表面和淬火介質的溫度差越大，表面換熱系數(shù)越大，冷卻速度越快。而對于水，當其溫度較高時，螺栓、螺母表面較快生成蒸氣膜層，且蒸氣膜的厚度增大，使螺栓、螺母向淬火液的傳熱速率降低，從而延長了蒸氣膜階段，降低了淬火液的冷卻速度。

水溫低于40℃時，對冷卻曲線的影響不十分明顯；當水溫達到50℃時，冷卻性能明顯下降。這是由于當水溫高時，淬火介質與試樣表面存在溫度差減小，水吸收的熱量減少，試樣冷卻速度下降。同時，水溫較高時，螺栓、螺母表面較快較早形成隔熱的蒸氣膜，使蒸氣膜階段延長，冷卻特性溫度下降。當蒸氣膜終于破裂而進入沸騰階段時，溫度高的淬火介質與試樣的溫度差相對較小，冷卻速度變慢。

生產(chǎn)過程中，我們經(jīng)常可以看到，45#鋼8.8級M20～M27螺栓淬火的心部硬度為30～35HRC，而表面約為50～57HRC；表明螺栓水淬后的心部組織依然是鐵素體+珠光體，而表面則有大量針狀馬氏體+先共析鐵素體，所以45#鋼在水中淬火后表面硬度遠高于心部。

實際生產(chǎn)中，對于SWRCH35K、45#鋼8.8級M10～M24的螺栓，有時會采取提高水溫來防止其淬火開裂或減小變形。對于此類情況，應考慮到水溫對其冷卻特性和螺栓、螺母淬火效果的影響。建議采用2.5%～4.5%PAG水溶液是最理想的淬火冷卻介質，性價比較高。

五、鋁合金2A11、2A12螺栓熱處理工藝對性能有影響？

汽車的輕量化實際就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的整體質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。鋁合金具有強度高、抗腐蝕性好等優(yōu)點。鋁合金的比重是0.5，采用鋁合金緊固件與優(yōu)質碳素結構鋼相比明顯的減輕了汽車或機器的自重，可為輕量化的最優(yōu)設計。鋁合金在螺栓沖鐓成型過程，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。根據(jù)鋁合金2A11、2A12沖鐓成型特性的要求，在退火爐內進行325～340℃完全退火，保溫時間為2小時左右，然后隨爐冷卻，室溫出爐即可。

工藝要點：①加熱速度。加熱速度與再結晶后的晶粒度成反比，故應選擇井式加熱爐來保證加熱速度。②加熱溫度、保溫時間。高溫短時加熱可獲得細小的晶粒，反之，保溫時間過長，由于晶粒的相互吞并而長大，形成聚合再結晶，會得到粗大的晶粒而影響性能。③沖鐓成型力變形率。5%～25%的變形率為臨界變形，因此，在退火前不做任何加工，否則，退火后會得到粗大晶粒。④原材料化學成分。鋁合金的化學成分不均勻、偏析等都可能導致晶粒長大。因此，要嚴格檢驗原材料化學成分的符合性。⑤爐溫均勻性。由于鋁合金導熱性良好、熔點低，保證工件在爐內溫度的一致性和準確性，以獲得均勻的晶粒度。⑥操作規(guī)程。由于鋁合金熱處理范圍很窄，對加熱溫度、時間、出爐轉移時間及水溫等均嚴格控制，并做好原始記錄以供分析。

螺栓成型后，熱處理工藝還必須通過“固溶處理+時效強化”，進一步提高其強度。當鋁合金加熱到α相區(qū)，可在485～490℃保溫后水冷淬火，注意過燒溫度為505℃，可在室溫得到過飽和的α固溶體，其強度、硬度并不能立即升高，而塑性卻顯著改善，稱為固溶處理。再在185～195℃進行人工時效處理，固溶處理后在時效處理初始階段2小時，強度、硬度變化不大，這段時間成為孕育期，在此孕育期內鋁合金塑性較好，當在10～16小時后強度增加很快，基本可達到450～530MPa。

六、摩擦系數(shù)對螺栓裝配和使用的影響是什么？

螺紋連接是最常用的連接方式，它的質量直接影響到裝配質量和安全可靠性，而螺紋連接安全可靠性的主要因素有材料、摩擦系數(shù)、緊固件加工方法。

當材料確定后，分別對鍍鋅不上油、鍍鋅上油、磷化上油和發(fā)黑上油的螺栓在德國制造的TesT摩擦系數(shù)試驗機上測試摩擦系數(shù)。試驗表明：

①相同螺栓，不同表面處理，摩擦系數(shù)相近，扭矩相同的，軸向力也相近。如表面鍍鋅上油和磷化上油的摩擦系數(shù)相近，其軸向力也相近。

②相同螺栓，不同表面處理，扭矩相同，摩擦系數(shù)越小，軸向力越大，即擰緊力越大。如表面磷化的摩擦系數(shù)最小，而軸向力最大。因摩擦系數(shù)不同，造成軸向力也不同，即擰緊力不同。

③相同螺栓，不同表面處理，相同軸向力，摩擦系數(shù)越大，扭矩越大。如表面發(fā)黑摩擦系數(shù)最大，其扭矩也最大。

④相同螺栓，相同表面處理，涂油和不涂油狀態(tài)，所產(chǎn)生的力（扭矩、軸向力）是不同的。如表面鍍鋅上油和不上油狀態(tài)的扭矩和軸向力差異較大。

通過分析，結合常用表面處理（包括達克羅、三價鉻電鍍鋅、鋅鎳電鍍、鋅鋁涂層等）螺栓在裝配、使用過程的情況，可以得到結論：螺栓不同的摩擦系數(shù)，扭矩相同，軸向力不同，即摩擦系數(shù)越大，軸向力越小；反之，摩擦系數(shù)越小，軸向力越大。也就是說，螺栓摩擦系數(shù)不同，相同的裝配扭矩，會產(chǎn)生不同的軸向力（即螺栓擰緊力）。就是說為什么在裝配、使用過程中，可能做得精致（摩擦系數(shù)小）的螺栓會斷裂、失效；而做得粗糙（摩擦系數(shù)大）的螺栓在交變載荷下會松動或松脫。裝配過程中，如偶然因素，個別螺栓沾到少量油漬后裝配，因摩擦系數(shù)變小，可能會出現(xiàn)在裝配或使用時，螺栓斷裂現(xiàn)象。螺栓摩擦系數(shù)會對裝配性能產(chǎn)生很大的影響。

當前對螺紋連接設計時，因國標、行標均未對螺紋緊固件的摩擦性能做具體要求，通常采用的方法是依據(jù)經(jīng)驗公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算扭緊力扭，當螺紋緊固件與被連接件的表面狀態(tài)發(fā)生變化時，會引起軸向預緊力過大或過小，導致螺紋連接出現(xiàn)斷裂、松動等質量問題。

螺紋緊固件摩擦系數(shù)分螺紋摩擦系數(shù)和支承面摩擦系數(shù)，主要取決于螺栓制造工藝和實際應用時裝配工藝。經(jīng)長期工作實踐，10000次臺架試驗驗證，確認摩擦系數(shù)與下列因素密切相關。

①、螺紋精度。由螺紋公差帶和旋合長度組成，螺紋精度是螺紋加工質量的綜合體現(xiàn)，同等條件下螺紋精度越高，摩擦系數(shù)越小。

②、緊固件表面粗糙度。包括螺紋表面粗糙度和支承面表面粗糙度，與緊固件生產(chǎn)中的冷鐓作業(yè)工藝參數(shù)、螺紋制造工藝有直接關系。

③、緊固件表面處理工藝。包括磷化、達克羅、三價鉻電鍍鋅、鋅鎳電鍍、鋅鋁涂層等，受表面處理層材料類型、局部厚度、轉化工藝等因素影響，不同表面處理工藝得到的緊固件摩擦系數(shù)相差較大。

為此，實際生產(chǎn)裝配中，應根據(jù)被連接結構需要，合理選擇緊固件的工藝參數(shù)，確保將摩擦系數(shù)的散差控制在較小范圍內。設計螺紋連接時，應首先依據(jù)實際試驗結果確定摩擦系數(shù)，然后利用此摩擦系數(shù)計算扭緊力矩，以保證軸向預緊力理論值與實際值的一致性，提高螺紋連接的可靠性和設計準確性。