紧固件的热处理工艺设计

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1、设计性综合实验论文题目：紧固件热处理工艺设计作者：杨鹏毛婷婷2011年11月紧固件热处理工艺设计摘要紧固件是指：将两个或两个以上的零件紧固连接成为一个整体是所采用的一类机械的总称。主要包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫片、销，而本实验以螺栓为研究工件。螺栓在工作中承受载荷情况：受到拉伸力和剪切力的符合作用。其失效形式有：螺栓在剪切面处断裂、螺纹部分断裂以及螺杆和孔壁中的弱者被压溃，故螺栓所要求材料的性能是：应有足够的抗拉强度、屈服强度和疲劳强度以及适当的硬度，以保证在正常工作情况下不遭到破坏。应有良好的

2、塑性和可切屑加工性能，以便于进行冷镦和切屑加工。45钢为高强度中碳钢，其特点是强度较高、塑性和韧性尚好、切屑性能优良，经调质处理后获得较好的综合机械性能，无回火脆性，但焊接性不好，淬透性较低，谁催是具有形成裂纹倾向。45钢机械性能：σb=610N/mm²,σs=360N/mm²,疲劳极限中，弯曲σ-1=250～340N/mm²，抗拉σ=190～250N/mm²，45钢在满足螺栓所需的力学性能的条件下，且具有较低的成本，故选45钢为螺栓的原材料。为了使原材料达到最终的目的，要对原材料进行一套完整的热处

3、理工艺。预备热处理，为了改善切屑加工性以及改善锻轧等造成的晶粒粗大及带状组织，调质钢在切削加工前需进行预备热处理。最终热处理，为了获得高塑性、高韧性和高强度，用调质处理，调质处理可获得回火索氏体组织，提高中碳钢的综合力学性能。调质处理：淬火，加热温度840℃，保温时间20Min，油蘸，淬火后45钢的硬度达到HRC55，并观察了金相显微组织。回火，加热温度600℃,保温100Min，空冷，回火后45钢的硬度为HRC28，并观察了金相显微组织。关键词：螺栓；抗拉强度；屈服强度；淬火；回火；调质处理；硬度

4、绪论-13-绪论1绪论1.1课题背景紧固件是应用最广泛的机械基础件，需求量很大，在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表和用品等上面，都可以看到各式各样的紧固件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。因此也有人把已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件，或简称为标准件。主要包括螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫片、销。螺栓是由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称

5、螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。从原材料看：高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢。普通螺栓常用Q235钢制造。从强度等级上看：高强螺栓，使用日益广泛。常用8.8s和10.9s两个强度等级，其中10.9级居多。普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级。从受力特点来看：高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧

6、紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用M16-M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。1.2课题内容-13-绪论-13-绪论-13-西安工业大学综合试验论文螺栓作为重要的紧固件之一，在工作中承受载荷情况：受到拉伸力和剪切力的符合作用。

7、其失效形式有：螺栓在剪切面处断裂、螺纹部分断裂以及螺杆和孔壁中的弱者被压溃。本实验以此为针对性问题做一下几方面的研究。（1）材料选择。45号钢为优质碳素结构用钢含碳（C）量是0.42～0.50%，Si含量为0.17～0.37%，Mn含量0.50～0.80%，Cr含量<=0.25%，Ni含量<=0.30%。，Cu含量<=0.25%。（2）热处理工艺设计。主要从材料的性能和金相组织出发最终确定一种显著提高性能的热处理方法。淬火：840回火：600抗拉强度：不小于600Mpa屈服强度：不小于355Mpa伸

8、长率：16%收缩率：40%。（3）实验结果分析。根据所测的数据分析本次试验材料选择、热处理工艺设计是否能满足螺栓要求的力学性能。-13-西安工业大学综合试验论文-13-2实验方案及方法2实验方案及方法实验方案包括螺栓材料的选择、热处理工艺的设计、试样性能测试、金相组织分析等。2.1材料选择螺栓作为重要紧固件之一，应用于航天、汽车、铁路、机械等行业，在生产实际中起着不可代替的位置，是不可缺少的重要零件。螺栓在工作中承受载荷情况：受到拉伸力和剪切力的符合作用。其失效形式有