Комплексный анализ твердости болтов класса 10,9

Болты класса 10.9 широко распространенные высокопрочные шестигранные крепежные детали. Благодаря своей высокой прочности и твердости они часто применяются в таких рабочих условиях, как прецизионное механическое оборудование и штампы. Каков стандартный диапазон твердости болтов класса 10,9? В этой статье для вашей информации представлен анализ, основанный на отраслевых ссылках.

Сначала рассмотрим показатели твердости болтов класса 10,9. В соответствии с национальным стандартом для крепежных изделий GB/T 3098.1 твердость сердцевины болтов по Виккерсу класса 10,9 находится в диапазоне HV320‑380, что соответствует твердости по Роквеллу HRC32‑39. Этот диапазон твердости должен быть достигнут за счет разумных процессов закалки и отпуска. На реальном производстве болты аустенизируются, а затем погружаются в закалочное масло для закалки с последующим высокотемпературным отпуском. Время выдержки и температурные параметры закалки и отпуска играют решающую роль в окончательной твердости и комплексных механических свойствах.

Далее мы углубимся в практические примеры производственного процесса болтов класса 10.9.

Вариант процесса 1

Обозначается как технологическая схема 35CrMo, тогда как легированная сталь 40Cr фактически используется для производства болтов. Болт диаметром 22 мм и длиной 114 мм используется для крепления колес грузовика. После закалки и отпуска термообработки его твердость должна достигать HV320‑380 (HRC32‑39) при минимальном пределе прочности на разрыв 1040 МПа. Идеальная металлографическая структура – ​​закаленный сорбит.

Вариант процесса 2

Схема испытаний 1: Горячая штамповка с последующей механической обработкой и термообработкой в ​​печи с сетчатой ​​лентой. Температурные настройки зоны 1-4 для закалки составляют 860-870-870-860 градусов соответственно, с общим временем выдержки закалки около 90 минут с последующей закалкой в ​​масле для охлаждения. Твердость после закалки достигает HRC49‑52. Температура отпуска для зоны 1-3 единообразно установлена ​​на уровне 510 градусов, а твердость после отпуска составляет HRC32-35. Результаты контроля показывают, что предел прочности изделий по этому процессу не соответствует требованиям класса 10.9, поэтому процесс считается неквалифицированным.

Схема испытаний 2: Производственный маршрут, включающий отжиг, фосфатирование и формование холодной экструзией. Температуры закалки зоны 1-4 в сетчато-ленточной печи составляют 860-870-870-860 градусов, время выдержки закалки около 90 минут, закалочное охлаждение в масле; твердость после закалки HRC49‑52. Сравниваются два набора параметров отпуска: Группа 1: Температура отпуска 480 градусов для всех зон 1-3. Твердость после отпуска: HRC34‑38, измеренная прочность на разрыв: 1005 МПа. При металлографическом контроле наблюдается небольшое количество нерастворенного феррита. Группа 2: Температура отпуска 460 градусов для всех зон 1-3. Твердость после отпуска: HRC36-40, измеренная прочность на разрыв: 960 МПа, что не соответствует минимальным требованиям к прочности на разрыв для класса 10.9.

Видно, что даже если твердость находится в пределах целевого диапазона, продукция по-прежнему остается несоответствующей, если прочность на разрыв не соответствует требованиям. Незначительный феррит ухудшает механические характеристики болтов и должен строго контролироваться в условиях работы с высокими требованиями к усталости.

Таким образом, квалифицированный диапазон твердости сердцевины дляБолты класса 10,9— HV320‑380, что соответствует HRC32‑39. Общие справочные параметры термообработки: закалка при 850 градусах с выдержкой 60 минут, углеродный потенциал контролируется на уровне 0,45, изотермическая градиентная закалка маслом при температуре масла 100 градусов, закалочная выдержка 30 минут; отпуск при 480 градусах с выдержкой 120 минут. При производстве сама по себе твердость не может быть единственным критерием. Предел прочности, предел текучести и другие механические свойства должны соответствовать национальным стандартам. В металлографической структуре предпочтительно должен преобладать отпущенный сорбит. Неидеальные конструкции, такие как феррит, следует свести к минимуму, чтобы избежать ухудшения несущих и противоусталостных характеристик болтов.