五金螺丝及其热处理.ppt

1、1,主要內容 1 鋼及熱處理基本概念 2 五金螺絲制程 3 五金螺絲熱處理 4 五金螺絲檢測技術,2,1.1 金屬相結構,金屬結構:面心fcc/ 體心bcc/密排hpc 合金化結構: 固溶體: A/B原子能以不同的比例混合,形成與某組元相同的晶體結構,如置換式,間隙式,如鐵素體. 化合物:異類原子能以固定的比例混合,形成與組元均不相同的復雜晶體結構,如Fe3CTiC,3,Fe-C 相圖,鐵碳相圖,4,1.2 熱處理基本概念 將各種金屬在固態下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織結構，獲得所需性能的一種加工工藝。 基本的類型:退火、正火、淬火、回火等四種。,加熱方式:電熱/燃料熱; 爐型

2、:真空爐,箱式爐,鹽浴爐,感應爐,滲碳/氮爐,燃料爐,5,隨爐緩慢冷卻,奧氏體向珠光體轉變。 消除殘余內應力;成份均勻化/組織穩定化/降低鋼的硬度利于加工等;,1.2.1 退火,6,1.2.2 熱處理工藝-正火 在靜止的空氣中冷卻,奧氏體轉變為細珠光體組織。 正火目的:A.消除网狀碳化物，改善切削加工性;B.細化晶粒和消除內應力;C.正火代替退火作預先熱處理;D.不太重要工件可在正火狀態下使用。,1.2.3 熱處理工藝-淬火 奧氏體化保溫，適當速度冷卻,馬氏體/貝氏體組織的。 淬火目的:高硬度/高強度，配合以不同溫度的回火，獲得所需的力學性能。,7,深冷處理:淬火冷卻至以下。 目的:減少殘余奧

3、氏體,穩定組織及呎寸，提高強度/耐 磨性。,1.2.4 熱處理工藝-深冷處理:,1.2.5 熱處理工藝-回火: 鋼件淬硬后，再加熱到低於Ac1保溫/冷卻到室溫。 回火目的：A.合理地調整力學性能；B.穩定組織，從而保證工件使用過程中的尺寸、形狀不變；C.降低或消除淬火內應力，以減少工件的變形並防止開裂。,A. 250以下低溫回火,回火馬氏體+殘餘奧氏體組織；B. 350500中溫回火,回火托氏體+殘餘奧氏體組織;C. 500650高溫回火，回火索氏體+殘餘奧氏體組織；,8,1.2.5 熱處理工藝涉及的變化 組織變化:如奧氏體/珠光體/馬氏體/碳化物性能變化:各個相組織的性能不同; 呎寸變化:

4、組織應力及熱應力作用,真 空 爐,1.2.6 加熱/冷卻設備,箱 式 爐,台 車 爐,井 式 爐,10,滲碳爐,連續氣氛保護退火爐,冷卻:氣冷/空冷/油冷/水冷/深冷,前言 螺絲用材料 碳鋼: 佔95%,有相應國際規範 (低碳鋼, 易削鋼) 不銹鋼: JIS B1055 有規定 銅: 採購者與製造商自定 鋁材:採購者與製造商自定,12,1. 低碳鋼(螺絲),螺絲(螺母)用材料,2.易切削鋼(螺母),3. 中碳鋼(螺母),13,素材(1018) 拉伸絲 退火拉成品絲(至3.5mm) 冷打頭部成形牙紋成型熱處理 電鍍 選別(呎寸檢測) 性能檢驗 包裝入庫 出庫,2 五金螺絲制程,素材盤元,冷拉細徑

5、(5.03.6mm),退火(700 x 4hr),14,2 五金螺絲制程,冷打頭部成形: 切斷倒角凸緣壓花,拉成品絲(如至3.5mm),15,2 五金螺絲制程(續),熱處理 滲碳:920 淬火: 850870 回火: 250350 ,牙紋成型: 搓絲板,16,2 五金螺絲制程(續),選別:排除差異呎寸,電鍍:滾鍍,3.1 退火 3.2 滲碳熱處理 3.3 淬火/回火 3.4 滲碳熱處理后組織,3.1 退火:(700 x 4hr): 拉長組織-正多邊形化,冷加工組織形態,3.2 滲碳熱處理 A 滲碳過程 滲劑的反應:活性碳原子 滲劑的擴散:活性碳原子由滲碳介質遷移到工件表面 相界面的反應: 碳原

6、子擴散:由於表面芯部濃度梯度而向內部擴散 金屬中的反應: 碳在鐵中達到一定程度后形成新相,20,3 熱處理應用:五金螺絲熱處理,B 滲碳工藝 滲碳溫度的選擇 碳溶解度/滲層深度/晶粒度 滲碳時間 滲層深度 碳氣氛: 紅外線法或氧探頭法控制爐內碳勢,21,3 熱處理應用:五金螺絲熱處理,C 滲碳后淬回火: 直接淬火+低溫回火 預冷- 減少變形,表面析出碳化物而減少殘余奧氏體量,要避免芯部析出先共析鐵素體 低回: 250350度,22,3.4 螺絲滲碳熱處理后組織 表面: 馬氏體基體(黑色) +少量碳化物 +殘余奧氏體 過渡層: 馬氏體+殘餘奧氏體 芯部:低碳馬氏體 或索氏體,珠光體+鐵素體組織,

7、23,3.4 不合格組織實例-芯部硬度偏低,索氏體基體+先共析鐵素體 可能為淬火預冷溫度過低,板條馬氏體基體+塊狀鐵素體 可能為滲碳不足,24,3.4 不合格組織實例_芯部硬度偏高,板條馬氏體+少量塊狀鐵素體 可能為過滲碳或回火溫度不足,板條馬氏體+部分鐵素體,3.5合格組織實例,4 五金螺絲檢驗技術 -自攻螺絲的機械和功能性要求與測試- 自攻螺絲: 在基材之預鑽孔中自行攻鑽出所配 合陰螺紋的一種有螺紋緊固件. 具有高鬆能力,且可以裝卸. 形狀呎寸:專利設計,性能上仍依國際標準. 應用: 電腦機箱的組合,如長城,Camcar,4.1 機械性能規定及檢驗 機械性能項目: 表面/芯部硬度, 滲碳深

8、度, (抗拉強度), 抗扭強度. 大部分使用AISI 10181022碳鋼經滲碳熱處理后來達到規範要求,表面硬度:非常硬的表面以便進行螺紋 攻入成型或切削,45HRC以上. 測 量:硬度計在螺絲頭部的頂面或 螺絲尾端,或杆部位置檢查.注意 荷重(不壓穿滲碳層),去除表面電鍍層 SAE仲裁方法:a 鑲埋, b 95%以上的縱剖面, c 300g 荷重,在表面0.05mm 的位置 量測, d 符合最低要求.,芯部硬度:2838HRC之間,甚至有些規定盡量不要超過36HRC以免電鍍后造成氫脆化的危險. 量測: 沿中心線縱剖或橫剖; 在螺紋截斷面上靠近尾端完全螺紋處; 由在離中心線1/4螺紋小徑內測試

9、.,滲碳深度:太淺螺紋無法進行組裝作業;太深 延展性會受到影響(脆化),規定如下表,有效滲碳深度: A 金相法:組織的明顯變化; B 硬度法(仲裁法):測試位置須 在螺紋(含95%以上)中心縱 剖面的螺紋牙腹中間點上,硬 度差異或硬度明顯變化;,抗拉強度:適用於三角螺紋 螺絲應組裝於拉伸試驗機上 露出至少6牙,施以 軸向的力量於螺 頭下承面上直到 斷裂,測試速度 25mm/min,抗拉 強度應是拉 伸過程中的 最大荷重值.,扭力強度:測試設施及扭力要求,4.2 延展性測試,延展性: 滲碳淬火-回火熱處理,為避免熱處 理不當導致過硬而脆性增加致破斷,通 過需測試其延展性(韌性)狀況.,夾緊荷重與保護扭矩測試:螺絲鎖入鐵板后所能達 到規定的鎖緊負荷扭矩的能力.(略) 快速測試: