螺钉在作业时出现的问题以及高频炉热处理工艺的改进方法

螺钉将丝锥和螺栓两者功能合于一体，依靠扭矩在螺纹斜面上形成正压力，从而使硬度、强度较低而塑性较好的预制孔侧壁产生塑性变形，形成内纹，构成紧密配合。获得良好的紧固连接。

螺钉受力状态恶劣，螺钉旋入时，工件整体强度要求高，否则易发生塑性变形或开裂，并且表面有较深的高硬度层，不然造成旋入时夹锐螺纹出现钝化很难旋入紧固。可以看出，螺钉的技术要求是：整体高强度，具有较深硬化层且度高，表面质量好，低摩擦因数，耐磨性好，弯曲变形小，耐腐蚀，心部强韧性好，可承受多次旋入拧出不产生塑性变形，并且表面磨损少。

螺钉长时间采用低碳钢或低合金钢液体碳氮共渗、高频炉热处理工艺强化，存在不少问题。一是氰盐剧毒，严重污染环境和危害人员健康，已属淘汰工艺；此外，该工艺复杂，温度高，高能耗，成本居高不下：三是该工艺工件弯曲变形较大且表面质量差，易锈蚀，并时有折断现象发生。为此，试验螺钉表面强化改进高频炉热处理工艺，采用氮碳共渗工艺后，工件性能优良，取得满意效果，并应用于生产中。渗碳层具有高硬度与高耐磨性能，并具有低的摩擦因数，耐腐蚀性优良。分析表明，螺钉表层当量应力高，工件仅靠表面高硬度薄层，如果次表层屈服强度小于当量应力，在工件旋入时的强剪应力作用下往在薄硬层与基体间低强度侧出现塑性变形，进而产生裂纹，出现表面剥落磨损使工件失效。采用6600C氮碳共渗处理解决了这一难题，其次内层为含氮马氏体与残留奥氏体混合物层，其强度、硬度远高于该处的当量应力，而且强韧性配合良好。渗层表面层和次表面层总和约80y.m，其强韧性优于碳氮共渗、淬回火处理。分析认为，经上述处理的螺钉如果扩散层和基体强度低于相应的当量应力，则工件塑性变形及折断亦可能发生于工件内部，因而扩散层和基体的固溶强化亦具有实际意义，这对于优选较佳生产工艺时也是应予考虑的重要因素。

通过试验调整和优选，提出改进螺钉高频炉热处理工艺为：6600Cx(l-1.5)h氮碳共渗，然后水冷处理。表层组织为8相，次表层为含碳氮马氏体+残留奥氏体及扩散层+基体。氮碳共渗工件性能优良，性能指标比碳氮共渗、高频炉热处理工件优越，并且生产成本低，无毒无污染，节能节材。该产品耐腐蚀性优良，其性能可与不锈钢制自攻螺钉媲美。应该指出的是，本产品采用Q235钢价格低廉，因而生产的螺钉物美价廉，具有市场优势；同时，如采用15钢或20钢同样工艺强化，其工件性能有进一步提升的空间，因而其技术前景广阔。