稳定化处理对MFT8钢生产8.8级螺栓性能的影响

马鞍山钢铁股份有限公司 宋强 孙山 方燕

摘要通过对MFTS非调冷镦钢成分、组织的控制，使盘条综合性能得到提升，经过合理的拉拔工艺，冷镦成型螺栓力学性能良好，按照优化的低温稳定化处理工序后，螺栓综合性能满足要求，降低了生产成本、改善了环境。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 合金化 稳定化处理 综合性能

1前言

2005年以来中国紧固件行业经历十年快速发展，从前期紧固件产量高速增长，到近几年品种质量的稳步提升，伴随产品结构调整，新工艺、新技术取得了长足进步。生产8.8级紧固件传统工艺采用中碳冷镦钢盘条制作，工序为退火一酸洗（磷化）一拉拔一冷镦（搓丝）一调质热处理（淬火+高温回火）一表面处理（发黑或镀锌等）一包装。首道工序退火的目的，使材料改善组织、性能，为后续的冷镦成型工序作好准备。调质处理工序是使冷镦后的紧固件成品获得标准规定的机械性能，众所周知紧固件生产中热处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、调质热处理二道工序，将大幅度降低8.8级紧固件生产成本。同时可以避免热处理缺陷的产生，能降低碳排放、改善环境。采用GB/T 3098.22-2009《紧固件机械性能细晶非调质钢螺栓、螺钉和螺柱》中推荐的材料MFT8热轧盘条，可以省去退火、调质热处理两道工序而生产8 8级紧固件。按此工艺生产的8 8级紧固件主要性能均符合标准要求，但在做保证载荷试验时，永久伸长量不稳定，部分结果超标。为解决该问题，通过稳定化处理工艺的研究，解决了保证载荷试验时，永久伸长量不稳定的问题，全部指标符合标准要求。

2 MFT8钢成分控制及热轧盘条工艺流程

(1)成分控制

MFT8细晶非调质冷镦钢化学成分控制见表1。

(2)热轧盘条生产工艺流程

生产工艺流程，高炉铁水一铁水预处理一转炉冶炼一精炼一连铸（140mm x140mm方坯1一加热一除鳞一热机轧制一控冷一集卷一打包一入库。

(3)热轧盘条力学性能

工业化大批量生产的不同规格MFT8热轧盘条力学性能见表2。

3螺栓试制结果

把MFT8非调冷镦钢热轧盘条按酸洗（磷化）一拉拔一冷镦（搓丝）一稳定化处理一包装工艺流程进行8.8级螺栓制作，冷镦（搓丝）后未进行稳定化处理的螺栓抗拉强度见图1，稳定化处理后的螺栓抗拉强度见图2，稳定化处理后的螺栓保证载荷实验永久伸长结果见图3，稳定化处理前、后的螺栓保证载荷实验永久伸长对比结果见图4。拉拔工序变形量按25%左右控制，稳定化处理工序按380+15℃x1.5小时控制。

4讨论分析

MFT8是近年国内开发的88级螺栓用冷作强化非调质钢，其盘条热轧态组织为铁素体+珠光体，用非调质钢生产螺栓工艺中拉拔工序，与传统调质钢生产螺栓相比，不仅具有改变盘条尺寸、改善盘条表面状态的作用，而且由于省略调质热处理同时还要保证螺栓的加工性能和成品力学性能，因此拉拔变形量在15%~30%之间，冷镦钢丝的综合性能最佳。热轧盘条经过拉拔、冷镦加工硬化，可以达到8.8级螺栓的强度、硬度和塑性要求，但在拉拔和冷镦后螺栓处于冷作强化状态，其组织为非稳态的铁素体+珠光体形变组织，这种形变组织中存在较多的高密度可动位错和其他缺陷，使其处于不稳定状态，在螺栓加载时，这些可动位错就会攀移、滑移，导致保证载荷试验时螺栓永久伸长超标。对冷镦后螺栓进行低温稳定化处理，能够使经过冷镦变形后的显微组织处于稳定状态。低温稳定化处理与传统调质热处理有本质区别，材料没有经过相变，仍然是铁素体+珠光体组织，但使位错密度、内应力大大降低，保证螺栓服役过程中，在承受一定载荷条件下，不发生超过有害使用要求的永久变形，稳定化处理的工艺范围比较宽松，可以在280℃～480℃及0.5h～2.5h的范围内完成，为降低成本，稳定化处理可以结合发黑处理或其他表面处理方法同时进行。未经过稳定化处理的螺栓，保载试验时螺栓永久伸长量在15u~90U之间，超过标准规定值12.5U。按给定的工艺经过稳定化处理后，保载试验时螺栓永久伸长量大大降低均小于5U。同时经过稳定化处理的螺栓抗拉强度提高约60MPa，螺栓的综合性能大大改善。在螺栓稳定化处理过程中钢中析出细小的Nb、V、Ti等合金元素的碳氮化物，钢中碳、氮原子聚集在位错上，对位错运动起阻碍和钉扎作用，不仅大大降低螺栓的永久伸长量，也可起到弥散强化和固溶强化作用，能提高螺栓的抗拉强度。

5结论

使用MFT8冷作强化非调质钢制作8.8级螺栓，盘条的加工性能以及螺栓的抗拉强度等力学性能均满足标准要求，但需要进行螺栓稳定化处理，确保螺栓的永久伸长量指标达到标准要求(≤12.5U)。由于省去了退火和调质热处理工序，不仅大大降低了螺栓生产成本，而且改善环境、避免产生热处理缺陷带来的质量风险，同时提高了8.8级螺栓的综合性能。

（收稿日期：2015-06-23）