熱處理技術(shù)對(duì)高強(qiáng)度緊固件尤其是它的內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，因此，要想生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)度緊固件，必須要有先進(jìn)的熱處理技術(shù)和裝備。
一、東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件熱處理現(xiàn)狀
東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件有4個(gè)性能等級(jí)，即8.8、9.8、10.9、12.9級(jí)。而這4個(gè)等級(jí)的高強(qiáng)度緊固件都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
熱處理調(diào)質(zhì)是為了提高緊固件的綜合力學(xué)性能，以滿足產(chǎn)品規(guī)定的抗拉強(qiáng)度值和屈強(qiáng)比。因此，調(diào)質(zhì)工藝對(duì)原材料，爐溫控制、爐內(nèi)氣氛控制、淬火介質(zhì)、熱處理質(zhì)量檢測(cè)和控制等都有嚴(yán)格要求。
1.1 材料
東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件材料主要有ML35、35K、ML40Cr、ML35CrMo鋼等，其中75%ML35CrMo鋼進(jìn)口。材料主要有方框偏析、脫碳、裂紋等問題。材料在冷成形前需進(jìn)行球化退火，退火在油爐內(nèi)進(jìn)行，爐內(nèi)無保護(hù)氣氛，存在脫碳現(xiàn)象。
1.2 熱處理調(diào)質(zhì)爐
12.9級(jí)為主的高強(qiáng)度緊固件在鑄鏈爐生產(chǎn)線上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。爐內(nèi)溫度，氣氛由計(jì)算機(jī)控制，采用Rx氣作為保護(hù)氣氛，加熱和防氧化脫碳能做到有效控制，緊固件在加熱過程中質(zhì)量完好。
8.8級(jí)為主的高強(qiáng)度緊固件是在震底爐上進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，受震底爐結(jié)構(gòu)的影響，爐子密封性能差、Rx氣氛不易控制、爐溫溫差大、零件在爐內(nèi)加熱存在碰撞和時(shí)間長(zhǎng)短不—致，緊固件在加熱過程中的質(zhì)量較差、存在脫碳、碰傷、加熱不均勻等現(xiàn)象。
1.3 淬火介質(zhì)
東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件調(diào)質(zhì)，淬火介質(zhì)有兩種，ML35類用堿水淬火，中碳合金鋼用普通機(jī)械油淬火。在堿水中淬火存在淬火開裂現(xiàn)象。在普通機(jī)械油中淬火存在硬度不均甚至不合格現(xiàn)象，生產(chǎn)中不得不進(jìn)行反復(fù)調(diào)質(zhì)處理。
1.4 檢測(cè)
東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件熱處理后的檢測(cè)，主要檢測(cè)硬度、抗拉強(qiáng)度、金相組織(定性檢測(cè))、Rx氣分析、12.9級(jí)的進(jìn)行100％磁粉瑩光無損檢查裂紋等。而淬火介質(zhì)冷卻性能測(cè)定、金相組織的定量分析、零件內(nèi)在缺陷和硬度分選尚無檢測(cè)手段。
二、國(guó)外高強(qiáng)度緊固件熱處理水平
2.1 材料
材料改制中的球化退火，日本神戶鋼廠具有領(lǐng)先技術(shù)，神戶鋼廠提供的球化鋼，不需要緊固件生產(chǎn)廠再球化退火，因而不存在退火脫碳問題。
我國(guó)臺(tái)灣省和俄羅斯有的生產(chǎn)廠家材料退火采用感應(yīng)加熱，然后進(jìn)入保護(hù)氣氛爐內(nèi)保溫的球化退火，該工藝先進(jìn)，脫碳問題可以得到很好解決。西方國(guó)家大多采用保護(hù)氣氛控制的電加熱罩式球化退火爐實(shí)現(xiàn)材料球化退火，設(shè)備和工藝先進(jìn)，球化質(zhì)量可靠，無脫碳現(xiàn)象。
2.2 熱處理調(diào)質(zhì)爐
國(guó)外廣泛采用網(wǎng)帶式或鑄鏈?zhǔn)綗崽幚碚{(diào)質(zhì)線。調(diào)質(zhì)線除了爐子密封性能好以外，還具有先進(jìn)的氣氛，溫度和工藝參數(shù)計(jì)算機(jī)控制，設(shè)備故障報(bào)警和顯示等功能。
高強(qiáng)度緊固件從上料-清洗-加熱-淬火-清洗-回火-著色到下線，全部自動(dòng)控制運(yùn)行，有效保證了熱處理質(zhì)量。
2.3 淬火介質(zhì)
淬火介質(zhì)直接影響淬火冷卻能力、淬火開裂和變形等。國(guó)外高強(qiáng)度緊固件調(diào)質(zhì)處理時(shí)，對(duì)中碳鋼廣泛采用水溶性淬火介質(zhì)(PAG)，對(duì)中碳合金鋼廣泛采用快速淬火油。
2.4 檢測(cè)
國(guó)外對(duì)原材料采用直讀光譜儀進(jìn)行化學(xué)成分快速檢測(cè)，對(duì)改制材料進(jìn)行在線無損檢測(cè)裂紋。確保材料熱處理前處于完好狀態(tài)。零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)時(shí)，采用碳勢(shì)控制、溫度控制和工藝參數(shù)控制。
淬火介質(zhì)實(shí)行溫控和冷速監(jiān)測(cè)，淬、回火硬度測(cè)量，淬、回火金相測(cè)定，必要時(shí)進(jìn)行定量測(cè)定，調(diào)質(zhì)后零件100％的瑩光磁粉無損探傷，100％的零件硬度和內(nèi)在缺陷分選和力學(xué)性能測(cè)定等。
三、技術(shù)提升
綜上所述，東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件的熱處理技術(shù)和裝備與國(guó)外先進(jìn)的熱處理技術(shù)和裝備相比，存在一定的差距。為了進(jìn)一步開拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，東風(fēng)汽車緊固件公司在熱處理技術(shù)提升方面做出了很大努力。
3.1 已實(shí)現(xiàn)的技術(shù)提升項(xiàng)目
3.1.1 更新金相顯微鏡：進(jìn)口金相顯微鏡2臺(tái)，購(gòu)進(jìn)金相圖譜分析軟件系統(tǒng)。從而使高強(qiáng)度緊固件的金相分析、失效分析達(dá)到了定量水平，并且制定了高強(qiáng)度緊固件調(diào)質(zhì)組織中的鐵素體含量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)還要做更多的研究，確保深層次的內(nèi)在質(zhì)量在受控狀態(tài)。
3.1.2 更換淬火油：購(gòu)進(jìn)快速淬火油實(shí)現(xiàn)中碳合金鋼高強(qiáng)度緊固件全部淬快速油。使淬火質(zhì)量有了明顯的提高，體現(xiàn)在淬火硬度高且均勻，淬硬層加深，心部鐵素體明顯減少，力學(xué)性能穩(wěn)定，不存在零件返修和廢品。
3.1.3 采用水溶性淬火介質(zhì)：購(gòu)進(jìn)水溶性淬火介質(zhì)代替堿水用于部分中碳鋼高強(qiáng)度緊固件調(diào)質(zhì)淬火。淬火效果很好，未發(fā)現(xiàn)淬火開裂現(xiàn)象，淬火硬度均勻，淬火質(zhì)量較好。代替普通淬火油，可以解決淬油易產(chǎn)生油污燒結(jié)而影響后序電鍍質(zhì)量的難題。(使用今禹8-20淬火劑）
3.2 正在技術(shù)提升項(xiàng)目
3.2.1 購(gòu)置調(diào)質(zhì)線：東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件熱處理技術(shù)提升重點(diǎn)在熱處理調(diào)質(zhì)線，通過招標(biāo)選用了實(shí)力雄厚，技術(shù)水平高的臺(tái)灣省一家企業(yè)設(shè)計(jì)制造的兩條熱處理調(diào)質(zhì)線。
該線具有氣氛、溫度和工藝參數(shù)計(jì)算機(jī)控制，設(shè)備故障報(bào)警和顯示等功能，設(shè)備密封性能好，自動(dòng)化程度高，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。
3.2.2 全面更換淬火介質(zhì)和添置淬火介質(zhì)測(cè)定儀：兩條新調(diào)質(zhì)線一臺(tái)為油爐，介質(zhì)選用快速淬火油，另一臺(tái)為水爐，介質(zhì)選用水溶性淬火介質(zhì)。
為了確保淬火冷卻性能穩(wěn)定，進(jìn)口先進(jìn)的攜帶式淬火介質(zhì)測(cè)定僅一臺(tái)，這樣可以做到定期對(duì)淬火介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保淬火質(zhì)量。
3.2.3 保護(hù)氣氛選用：由于Rx氣質(zhì)量比甲醇裂解所產(chǎn)生的保護(hù)氣氣質(zhì)更好—些，12.9級(jí)東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件采用Rx氣作為保護(hù)氣，以提高和確保12.9級(jí)高強(qiáng)度緊固件的質(zhì)量。
水爐采用甲醇裂解氣作為保護(hù)氣，當(dāng)一種保護(hù)氣出現(xiàn)供氣問題時(shí)，兩條調(diào)質(zhì)線還可以共用一種保護(hù)氣，用氣非常方便。
3.2.4 進(jìn)口渦流分選儀：利用先進(jìn)的渦流分選儀，對(duì)出廠的東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件100％進(jìn)行在線檢測(cè)，確保出廠產(chǎn)品質(zhì)量。
3.2.5 東風(fēng)汽車高強(qiáng)度緊固件用材料：已對(duì)新型冷成形用球化鋼進(jìn)行了試驗(yàn)，該新鋼種在冷成形和熱處理過程中都具有很好的表現(xiàn)。在康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)上試裝也很好。采用球化鋼可以省去退火工序，避免油爐退火造成的環(huán)境污染、脫碳、又可以減少模具消耗和淬火開裂。