高強度螺栓性能等級中8.8的含義，高強度螺栓性能等級8.8，穩(wěn)定化處理對MFT8鋼生產8.8級螺栓性能的影響

通過對MFTS非調冷鐓鋼成分、組織的控制，使盤條綜合性能得到提升，經過合理的拉拔工藝，冷鐓成型螺栓力學性能良好，按照優(yōu)化的低溫穩(wěn)定化處理工序后，螺栓綜合性能滿足要求，降低了生產成本、改善了環(huán)境。

穩(wěn)定化處理對MFT8鋼生產8.8級螺栓性能的影響

1、前言

2005年以來中國緊固件行業(yè)經歷十年快速發(fā)展，從前期緊固件產量高速增長，到近幾年品種質量的穩(wěn)步提升，伴隨產品結構調整，新工藝、新技術取得了長足進步。生產8.8級緊固件傳統(tǒng)工藝采用中碳冷鐓鋼盤條制作，工序為退火一酸洗(磷化)一拉拔一冷鐓(搓絲)一調質熱處理(淬火+高溫回火)一表面處理(發(fā)黑或鍍鋅等)一包裝。首道工序退火的目的，使材料改善組織、性能，為后續(xù)的冷鐓成型工序作好準備。

調質處理工序是使冷鐓后的緊固件成品獲得標準規(guī)定的機械性能，眾所周知緊固件生產中熱處理工序是耗能最大的工序，也是成本最大的工序，如果省去退火、調質熱處理二道工序，將大幅度降低8.8級緊固件生產成本。同時可以避免熱處理缺陷的產生，能降低碳排放、改善環(huán)境。采用GB/T3098.22-2009《緊固件機械性能細晶非調質鋼螺栓、螺釘和螺柱》中推薦的材料MFT8熱軋盤條，可以省去退火、調質熱處理兩道工序而生產88級緊固件。按此工藝生產的88級緊固件主要性能均符合標準要求，但在做保證載荷試驗時，永久伸長量不穩(wěn)定，部分結果超標。為解決該問題，通過穩(wěn)定化處理工藝的研究，解決了保證載荷試驗時，永久伸長量不穩(wěn)定的問題，全部指標符合標準要求。

2、MFT8鋼成分控制及熱軋盤條工藝流程

(1)成分控制

MFT8細晶非調質冷鐓鋼化學成分控制見表1。

(2)熱軋盤條生產工藝流程

生產工藝流程，高爐鐵水一鐵水預處理一轉爐冶煉一精煉一連鑄(140mmx140mm方坯1一加熱一除鱗一熱機軋制一控冷一集卷一打包一入庫。

(3)熱軋盤條力學性能

工業(yè)化大批量生產的不同規(guī)格MFT8熱軋盤條力學性能見表2。

3、螺栓試制結果

把MFT8非調冷鐓鋼熱軋盤條按酸洗(磷化)一拉拔一冷鐓(搓絲)一穩(wěn)定化處理一包裝工藝流程進行8.8級螺栓制作，冷鐓(搓絲)后未進行穩(wěn)定化處理的螺栓抗拉強度見圖1，穩(wěn)定化處理后的螺栓抗拉強度見圖2，穩(wěn)定化處理后的螺栓保證載荷實驗永久伸長結果見圖3，穩(wěn)定化處理前、后的螺栓保證載荷實驗永久伸長對比結果見圖4。拉拔工序變形量按25%左右控制，穩(wěn)定化處理工序按380+15℃x1.5小時控制。

4、討論分析

MFT8是近年國內開發(fā)的88級螺栓用冷作強化非調質鋼，其盤條熱軋態(tài)組織為鐵素體+珠光體，用非調質鋼生產螺栓工藝中拉拔工序，與傳統(tǒng)調質鋼生產螺栓相比，不僅具有改變盤條尺寸、改善盤條表面狀態(tài)的作用，而且由于省略調質熱處理同時還要保證螺栓的加工性能和成品力學性能，因此拉拔變形量在15%~30%之間，冷鐓鋼絲的綜合性能最佳。熱軋盤條經過拉拔、冷鐓加工硬化，可以達到8.8級螺栓的強度、硬度和塑性要求，但在拉拔和冷鐓后螺栓處于冷作強化狀態(tài)，其組織為非穩(wěn)態(tài)的鐵素體+珠光體形變組織，這種形變組織中存在較多的高密度可動位錯和其他缺陷，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在螺栓加載時，這些可動位錯就會攀移、滑移，導致保證載荷試驗時螺栓永久伸長超標。對冷鐓后螺栓進行低溫穩(wěn)定化處理，能夠使經過冷鐓變形后的顯微組織處于穩(wěn)定狀態(tài)。低溫穩(wěn)定化處理與傳統(tǒng)調質熱處理有本質區(qū)別，材料沒有經過相變，仍然是鐵素體+珠光體組織，但使位錯密度、內應力大大降低，保證螺栓服役過程中，在承受一定載荷條件下，不發(fā)生超過有害使用要求的永久變形，穩(wěn)定化處理的工藝范圍比較寬松，可以在280℃～480℃及0.5h～2.5h的范圍內完成，為降低成本，穩(wěn)定化處理可以結合發(fā)黑處理或其他表面處理方法同時進行。未經過穩(wěn)定化處理的螺栓，保載試驗時螺栓永久伸長量在15u~90U之間，超過標準規(guī)定值12.5U。按給定的工藝經過穩(wěn)定化處理后，保載試驗時螺栓永久伸長量大大降低均小于5U。同時經過穩(wěn)定化處理的螺栓抗拉強度提高約60MPa，螺栓的綜合性能大大改善。在螺栓穩(wěn)定化處理過程中鋼中析出細小的Nb、V、Ti等合金元素的碳氮化物，鋼中碳、氮原子聚集在位錯上，對位錯運動起阻礙和釘扎作用，不僅大大降低螺栓的永久伸長量，也可起到彌散強化和固溶強化作用，能提高螺栓的抗拉強度。

5、結論

使用MFT8冷作強化非調質鋼制作8.8級螺栓，盤條的加工性能以及螺栓的抗拉強度等力學性能均滿足標準要求，但需要進行螺栓穩(wěn)定化處理，確保螺栓的永久伸長量指標達到標準要求(≤12.5U)。由于省去了退火和調質熱處理工序，不僅大大降低了螺栓生產成本，而且改善環(huán)境、避免產生熱處理缺陷帶來的質量風險，同時提高了8.8級螺栓的綜合性能。