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粉末冶金技（jì）術在汽車工業中（zhōng）的典型應用

    封（fēng）頭不鏽耐熱鋼（gāng）按其鋼材內部組織特（tè）征可分奧氏體型、鐵素體型、馬氏體型和沉澱硬化型四類。耐熱（rè）不鏽鋼不能進行淬火回火,它的強度隻能通過冷作硬化及合金元素強化成沉澱硬化等方法獲得。不鏽（xiù）鋼和耐熱鋼緊（jǐn）固件的熱處理,大都（dōu）采用企業標（biāo）準或各單位的專用（yòng）工藝文件進行加工。

　　由於對熱處理工藝規範、設備（bèi）、工藝、質量控製（zhì）及（jí）檢驗的有關方麵較嚴格,為（wéi）提高不鏽鋼（gāng）、耐熱鋼緊固件的發展和品質提升, 現進行以下分析。

　　1. 鋼材分析

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼是奧（ào）氏體型耐熱不鏽鋼,也可稱為高溫（wēn）合金。該鋼退火（huǒ）狀態下塑性和韌性較好（hǎo）,可以進行冷鐓成形,切削加工性能和（hé）熱處理性能良好,可使用到650-700℃,用於耐熱、耐腐蝕的受力（lì）的（de）發（fā）動機殼體螺栓完全可行,具有高強度、高抗鬆弛性、低缺（quē）口敏感性、一定的持久強度、良好的抗氧化性（xìng）。

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼可作為耐（nài）熱鋼使（shǐ）用,也可以當作（zuò）高溫合金使用。在GB/T14992-1994中高溫（wēn）合金牌號為GH2132,相當於美國AISI/ASTMA638標準中為660鋼和日本JIS G4315標準中的（de）SUS660鋼。

　　奧氏體型（xíng）不鏽鋼0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼可作（zuò）為耐熱鋼（gāng）使用,這是由於奧氏體的再（zài）結晶溫度高,鐵和其它元素（sù）的原子在其中的擴散（sàn）係數（shù）小,故其強（qiáng）化穩定性比鐵素體高,  壓力表緩衝（chōng）管用於工作溫度高（gāo）於650℃的發動機耐（nài）熱緊固件（jiàn）多係奧氏體材料,是（shì）以奧氏體型不鏽鋼為基礎添加一些熱強（qiáng）性的合金元素而成。它（tā）們既可作為耐蝕性使（shǐ）用,也可作為耐熱鋼使（shǐ）用。

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼含有（yǒu）大量的奧氏體穩（wěn）定化元素,如 鉻（gè） 、鎳（niè）、鉬（mù）、鈦等合金元素。鉻（gè）、鎳（niè）在奧氏體（tǐ）型（xíng）耐熱鋼中,能提高其抗（kàng）氧化性;鉬能提高奧氏體（tǐ）型鋼的熱強性;鈦是比鉻更易與碳結合形成穩定碳化物的元（yuán）素,鈦含量1.90%可以使大部分的碳存在於鈦的碳化物之中,從而（ér）改善鋼的抗晶間腐蝕能力。合金添加中有Al等元素,這種（zhǒng）材料經過高溫處理,並進行長（zhǎng）時間的（de）時效後,在組織中（zhōng）析（xī）出一種彌散（sàn）的金屬化（huà）合物,從而使該材料的抗拉強度提高。

　　工藝設計

　　發動機排氣歧管用六角頭螺栓,規格M8*20、M8*45,要求機械性能>7T級,硬（yìng）度25HRCmin,抗拉強度Rm>780MPa。為此,我們進行了熱處理工藝探索。熱處理工藝試驗（yàn）參考國（guó）外相關工藝（yì）,修正某些參數,獲（huò）得符合要求的機械性（xìng）能。同時（shí）,根據工廠的生產現狀,進行一些必要（yào）的摸索,  耐磨（mó）管道確定我們的生產方式與可行的熱處（chù）理工藝。  

　　2.1 生產工藝流程

　　備料—固溶（róng）—冷鐓—再結晶退火（huǒ）—去應力回火—切六角頭—搓絲—清洗—穩定化處理—時效—著色（sè）上蠟。

　　冷鐓用耐熱0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼絲牌號化學成分符（fú）合（hé）GB/T1221或GB/T14992標準,固溶狀態交貨,室溫硬度≥200HRW。為了達到M8螺栓絲坯尺寸φ7.02-φ7.05必須經過材料（liào）高（gāo）溫拉拔,這時材料硬度可達到38HRc以上,不能進行冷鐓（duì）成（chéng）型（xíng）,應進行（háng）固溶處理,以達到軟化（huà）的目的。

　　固溶

　　成（chéng）品絲（sī）固溶（róng）溫度采用990±10℃保溫1.5h,然後水冷。固溶處理,就是將剛加熱至高溫（wēn）,使（shǐ）碳化物得到充分溶解,然後迅速冷卻,得到單一奧氏體組織。經固溶（róng）處理後,硬度最低、塑性韌度良好,硬度在17-20HRc,這時加工成型性能最好。

　　固溶處理采用井式滲（shèn）碳加熱爐RQ3-90-9D設備。通常耐熱鋼熱處理保護氣氛主要（yào）是氬氣,但氬氣難（nán）以購買。一般可用放（fàng）熱式氣氛或氮基氣氛,我們采用甲醇20-40d/min和氨（ān）氣0.15L/h、或氮氣0.30L/h保護,滴控（kòng）式（shì）裝置控製。(以下再結晶退火830-850℃加熱;穩定化處理830-850℃加熱

,工序操作同)。

　　該鋼（gāng）材固（gù）溶處理加熱時多采用預熱或分段加熱,由於螺栓絲坯直徑（jìng）較小,加上形狀簡單,可（kě）在爐溫到（dào）達工藝溫度≤100℃(約900℃加熱)時入爐。

　　由於井式滲碳加（jiā）熱爐分上、下區控溫,當爐內所有熱電偶指示溫度都達到工藝溫（wēn）度(990℃)時,開始計算保溫時間90min。

　　再結（jié）晶退火（huǒ）

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼製（zhì）M8*20、M8*45六角頭螺栓是采用二模二衝(雙擊整模)冷鐓機生產,冷鐓成型（xíng）後冷作硬化傾向比（bǐ）較大,  可（kě）調縮孔必須進行再結晶退火,溫（wēn）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、或氮氣0.30L/h保護。在該溫度下加

熱時碳化物沿晶界及滑形線析出,硬度下降。後續再去應力回火700-710℃,保溫2-3h,硬（yìng）度在18-23HRc。雖然比冷（lěng）鐓後硬度（dù）隻（zhī）是略有下降,但由於奧氏體（tǐ）晶粒進行再結晶退火後,在衝床（chuáng）切

　　六角頭邊（biān）時容易斷屑,抗變形能力下（xià）降,Cr12MoV鋼（gāng）切邊（biān）模使用壽命可（kě）達2萬件以上。

　　最後的熱（rè）處理工藝

　　六角頭螺栓經搓絲完工（gōng）,要經過清洗用堿性溶液洗（xǐ）淨（jìng）磷化膜,便於在熱處理後著色(近似發黑顏色)。

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼合金元素鉻、鎳含量相對（duì）較（jiào）低,故抗氧化的溫（wēn）度僅在800℃以（yǐ）下,但是含彌散強化相形成元素(V、Al、Ti)量相對較高,在固溶體基體上可形（xíng）成化合物強（qiáng）化相,罩型通氣管所以常（cháng）用熱（rè）處（chù）理形式為固溶處理+時效。通過固溶處理,可以使（shǐ）合金固溶強化;通過時效處理,可以使合金析出細小強化相〔VC、Ni3Al、Ni3Ti,Ni3(Al﹒Ti)〕碳化物,從而提高室（shì）溫和高溫強度。

　　在固溶處理後螺栓（shuān）經過前幾道工序加工,為了獲得一（yī）定數量的（de）碳化物使鋼強化（huà）必須進行調整處理,我們采用（yòng）830-850℃穩定化處（chù）理（lǐ）工藝,在此溫度範圍內,Cr23C6碳化物將溶解,保溫5h水冷或（huò）采用（yòng）噴水冷卻,以快速通（tōng）過析出碳化物的溫（wēn）度區間,而TiC、VC碳化物仍（réng）然穩定,由此提高螺栓的抗晶界（jiè）腐蝕能（néng）力。

　　不論經過何種調整處理後,螺栓還需進行時效處理,它是使鋼強化的途徑,由固溶體中析出彌散碳化物質（zhì）點而使鋼硬（yìng）度提高（gāo）。時效溫（wēn）度選擇690-710℃,保溫12-16h空冷。

　　0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼固溶並（bìng）時效（xiào）處理後的（de）顯微組織為奧（ào）氏體+彌散化（huà）合物,化合物量約為2.5%。

　　上述工藝試驗（yàn）的結果表明時效處理的溫度和（hé）保溫時間對最終力學性能的（de）影（yǐng）響甚小,時效處理溫度確定為700℃*12h。0Cr15Ni25Ti2MoAlVB鋼在熱處理過程中, 籃式過濾器對溫度的要求相對敏感,特別是固溶處理溫度（dù）控製在±5℃,盡量偏下範圍。原材料拉拔後,晶粒粗大對（duì）成品螺栓外徑略有影響,在最後時效後,會造成外徑尺寸偏小。因此,原材料晶粒度不（bú）得（dé）粗於4級（jí）。