封頭不銹耐熱鋼按其鋼材內(nèi)部組織特征可分奧氏體型,、鐵素體型,、馬氏體型和沉淀硬化型四類。耐熱不銹鋼不能進(jìn)行淬火回火,，它的強(qiáng)度只能通過冷作硬化及合金元素強(qiáng)化成沉淀硬化等方法獲得,。不銹鋼和耐熱鋼緊固件的熱處理,，大都采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或各單位的專用工藝文件進(jìn)行加工。

由于對(duì)熱處理工藝規(guī)范,、設(shè)備,、工藝,、質(zhì)量控制及檢驗(yàn)的有關(guān)方面較嚴(yán)格,，為提高不銹鋼、耐熱鋼緊固件的發(fā)展和品質(zhì)提升,，現(xiàn)進(jìn)行以下分析,。

1.鋼材分析

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼是奧氏體型耐熱不銹鋼,，也可稱為高溫合金,。該鋼退火狀態(tài)下塑性和韌性較好，可以進(jìn)行冷鐓成形,，切削加工性能和熱處理性能良好，可使用到650-700℃,，用于耐熱,、耐腐蝕的受力的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體螺栓完全可行,，具有高強(qiáng)度、高抗松弛性,、低缺口敏感性,、一定的持久強(qiáng)度、良好的抗氧化性,。

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼可作為耐熱鋼使用,，也可以當(dāng)作高溫合金使用,。在GB/T14992-1994中高溫合金牌號(hào)為GH2132，相當(dāng)于美國(guó)AISI/ASTMA638標(biāo)準(zhǔn)中為660鋼和日本JISG4315標(biāo)準(zhǔn)中的SUS660鋼,。

奧氏體型不銹鋼0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼可作為耐熱鋼使用,，這是由于奧氏體的再結(jié)晶溫度高,，鐵和其它元素的原子在其中的擴(kuò)散系數(shù)小,，故其強(qiáng)化穩(wěn)定性比鐵素體高，壓力表緩沖管用于工作溫度高于650℃的發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱緊固件多系奧氏體材料,，是以?shī)W氏體型不銹鋼為基礎(chǔ)添加一些熱強(qiáng)性的合金元素而成,。它們既可作為耐蝕性使用，也可作為耐熱鋼使用,。

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼含有大量的奧氏體穩(wěn)定化元素,，如鉻、鎳,、鉬,、鈦等合金元素。鉻,、鎳在奧氏體型耐熱鋼中,，能提高其抗氧化性；鉬能提高奧氏體型鋼的熱強(qiáng)性,；鈦是比鉻更易與碳結(jié)合形成穩(wěn)定碳化物的元素,，鈦含量1.90%可以使大部分的碳存在于鈦的碳化物之中，從而改善鋼的抗晶間腐蝕能力,。合金添加中有Al等元素,，這種材料經(jīng)過高溫處理,，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效后，在組織中析出一種彌散的金屬化合物,，從而使該材料的抗拉強(qiáng)度提高,。

2.工藝設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管用六角頭螺栓，規(guī)格M8*20,、M8*45,，要求機(jī)械性能>7T級(jí),硬度25HRCmin，抗拉強(qiáng)度Rm>780MPa,。為此,，我們進(jìn)行了熱處理工藝探索。熱處理工藝試驗(yàn)參考國(guó)外相關(guān)工藝,，修正某些參數(shù),，獲得符合要求的機(jī)械性能。同時(shí),，根據(jù)工廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀,，進(jìn)行一些必要的摸索，耐磨管道確定我們的生產(chǎn)方式與可行的熱處理工藝,。

生產(chǎn)工藝流程

備料—固溶—冷鐓—再結(jié)晶退火—去應(yīng)力回火—切六角頭—搓絲—清洗—穩(wěn)定化處理—時(shí)效—著色上蠟,。

冷鐓用耐熱0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼絲牌號(hào)化學(xué)成分符合GB/T1221或GB/T14992標(biāo)準(zhǔn)，固溶狀態(tài)交貨,，室溫硬度≥200HRW,。為了達(dá)到M8螺栓絲坯尺寸φ7.02-φ7.05必須經(jīng)過材料高溫拉拔，這時(shí)材料硬度可達(dá)到38HRc以上,，不能進(jìn)行冷鐓成型,，應(yīng)進(jìn)行固溶處理，以達(dá)到軟化的目的,。

固溶

成品絲固溶溫度采用990±10℃保溫1.5h,然后水冷,。固溶處理，就是將剛加熱至高溫,，使碳化物得到充分溶解,，然后迅速冷卻，得到單一奧氏體組織,。經(jīng)固溶處理后,，硬度低,、塑性韌度良好,，硬度在17-20HRc，這時(shí)加工成型性能好,。

固溶處理采用井式滲碳加熱爐RQ3-90-9D設(shè)備,。通常耐熱鋼熱處理保護(hù)氣氛主要是氬氣,，但氬氣難以購(gòu)買。一般可用放熱式氣氛或氮基氣氛,，我們采用甲醇20-40d/min和氨氣0.15L/h,、或氮?dú)?.30L/h保護(hù)，滴控式裝置控制,。(以下再結(jié)晶退火830-850℃加熱,；穩(wěn)定化處理830-850℃加熱，工序操作同),。

該鋼材固溶處理加熱時(shí)多采用預(yù)熱或分段加熱,，由于螺栓絲坯直徑較小，加上形狀簡(jiǎn)單,，可在爐溫到達(dá)工藝溫度≤100℃(約900℃加熱)時(shí)入爐,。

由于井式滲碳加熱爐分上、下區(qū)控溫,，當(dāng)爐內(nèi)所有熱電偶指示溫度都達(dá)到工藝溫度(990℃)時(shí),，開始計(jì)算保溫時(shí)間90min。

再結(jié)晶退火

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼制M8*20,、M8*45六角頭螺栓是采用二模二沖(雙擊整模)冷鐓機(jī)生產(chǎn),，冷鐓成型后冷作硬化傾向比較大，可調(diào)縮孔必須進(jìn)行再結(jié)晶退火,，溫度830-850℃,、保溫2-3h，使用設(shè)備RQ3-90-9D,，采用甲醇20-40d/min和氨氣0.15L/h,、或氮?dú)?.30L/h保護(hù)。在該溫度下加熱時(shí)碳化物沿晶界及滑形線析出,，硬度下降,。后續(xù)再去應(yīng)力回火700-710℃，保溫2-3h,，硬度在19-23HRc,。雖然比冷鐓后硬度只是略有下降，但由于奧氏體晶粒進(jìn)行再結(jié)晶退火后,，在沖床切六角頭邊時(shí)容易斷屑,，抗變形能力下降，Cr12MoV鋼切邊模使用壽命可達(dá)2萬件以上,。

后的熱處理工藝

六角頭螺栓經(jīng)搓絲完工,，要經(jīng)過清洗用堿性溶液洗凈磷化膜，便于在熱處理后著色(近似發(fā)黑顏色),。

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼合金元素鉻,、鎳含量相對(duì)較低,，故抗氧化的溫度僅在800℃以下，但是含彌散強(qiáng)化相形成元素(V,、Al,、Ti)量相對(duì)較高，在固溶體基體上可形成化合物強(qiáng)化相,，罩型通氣管所以常用熱處理形式為固溶處理+時(shí)效,。通過固溶處理，可以使合金固溶強(qiáng)化,；通過時(shí)效處理,，可以使合金析出細(xì)小強(qiáng)化相〔VC、Ni3Al,、Ni3Ti,、Ni3(Al﹒Ti)〕碳化物，從而提高室溫和高溫強(qiáng)度,。

在固溶處理后螺栓經(jīng)過前幾道工序加工,，為了獲得一定數(shù)量的碳化物使鋼強(qiáng)化必須進(jìn)行調(diào)整處理，我們采用830-850℃穩(wěn)定化處理工藝,，在此溫度范圍內(nèi),，Cr23C6碳化物將溶解，保溫5h水冷或采用噴水冷卻,，以快速通過析出碳化物的溫度區(qū)間,，而TiC、VC碳化物仍然穩(wěn)定,，由此提高螺栓的抗晶界腐蝕能力,。

不論經(jīng)過何種調(diào)整處理后，螺栓還需進(jìn)行時(shí)效處理,，它是使鋼強(qiáng)化的途徑,，由固溶體中析出彌散碳化物質(zhì)點(diǎn)而使鋼硬度提高。時(shí)效溫度選擇690-710℃,，保溫12-16h空冷,。

0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼固溶并時(shí)效處理后的顯微組織為奧氏體+彌散化合物，化合物量約為2.5%,。

上述工藝試驗(yàn)的結(jié)果表明時(shí)效處理的溫度和保溫時(shí)間對(duì)終力學(xué)性能的影響甚小,，時(shí)效處理溫度確定為700℃*12h。0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼在熱處理過程中,，籃式過濾器對(duì)溫度的要求相對(duì)敏感,，特別是固溶處理溫度控制在±5℃，盡量偏下范圍。原材料拉拔后,，晶粒粗大對(duì)成品螺栓外徑略有影響,，在后時(shí)效后,，會(huì)造成外徑尺寸偏小,。因此，原材料晶粒度不得粗于4級(jí),。