[发明专利]一种高强度螺栓的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理工艺，具体涉及一种高强度螺栓的热处理工艺，属热处理加工技术领域，该高强度螺栓适用于风力发电设备上的地锚栓、塔筒、机头、风叶的连接等。

背景技术

随着环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到重视，使得风电行业快速发展。风力发电已经不仅仅局限在陆地平台发展，正在向海洋平台迈进。随着风电行业的发展，风力发电设备用高强度螺栓的生产也面临着前所未有的挑战，风电装机容量的扩大，对高强螺栓性能指标的要求也越来越高，不仅要求其具有高的强度，同时对塑性和韧性要求也越来越高。对于规格尺寸小的螺栓，通常采用油淬的冷却方式即能获得良好的力学性能；而规格尺寸较大的螺栓，采用常规冷却方式往往不能使材料获得理想的组织和性能，经常会出现未淬透、组织不均匀等问题。我国幅员辽阔，海岸线长，拥有丰富的风能资源，风能资源丰富的沿海及其岛屿，其可开发量约为10亿kW，主要分布在辽宁、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南等省。从1996-2006年末，我国风电装机总容量仅突破2000MW，风电仍有很大发展空间，使得风电用高强度螺栓具有很广阔的市场需求，但风电行业对螺栓性能指标的更高要求有待于生产工艺的改进和创新。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足之处，提供一种高强度螺栓的热处理工艺，该工艺在热处理淬火加热保温后采用水淬油冷双液淬火冷却方式，将加热工件从淬火炉中取出首先放入水中冷却10～15s使工件温度降至400℃以下，然后放入油中继续冷却。传统的油淬冷却方式，在C曲线“鼻尖”附近冷却速度较水冷的慢，易产生非马氏体转变；而在400℃以下的温度范围，并不需要快冷。尤其是在Ms线附近发生马氏体相变时更不应快冷，否则容易造成变形及开裂。故在在C曲线“鼻尖”附近应采用水冷、而在400℃以下，尤其是在Ms线附近发生马氏体相变时应采用油冷。水淬油冷的热处理工艺不仅能起到细化晶粒的作用，有效地提高大尺寸螺栓的淬透性，而且能减少和防止大尺寸螺栓的淬火变形及开裂倾向，通过该工艺所制的连接螺栓具有高强度的同时具有较高的塑性和低温冲击韧性，其强度级别满足10.9级以上。

本发明是以如下技术方案实现的：一种高强度螺栓的热处理工艺，其特征在于：用于制造螺栓的原材料为42CrMoA合金钢，所述热处理工艺包括：

1)正火：将工件置于860℃～880℃正火炉中，保温60分钟，然后空冷；

2)淬火：将工件置于820℃～830℃淬火加热，保温50分钟；然后采用水淬油冷双液淬火冷却方式，即将加热工件从淬火炉中取出首先放入水中冷却10～15s使工件温度降至400℃以下，然后放入油中继续冷却至50℃以下；

3)回火：将工件575℃～585℃回火炉中，保温60分钟，水冷。

经上述热处理工艺处理后，高强度螺栓获得抗拉强度为1060MPa，规定非比例延伸强度为970MPa，断后伸长率达到17％，-40℃冲击吸收功A_KV2达到78J。

本发明的优点是：水淬油冷的热处理工艺不仅能起到细化晶粒的作用，有效地提高大尺寸螺栓的淬透性，而且能减少和防止大尺寸螺栓的淬火变形及开裂倾向，通过该工艺所制的连接螺栓具有高强度的同时具有较高的塑性和低温冲击韧性，其强度级别满足10.9级以上，具体指标见表1所示。

表1风力发电设备用高强度螺栓的技术指标要求

具体实施方式

材料规格为M36，材料成分见表2：热处理工艺见表3：螺栓力学性能见表4：

表2材料化学成分分析(wt.％)