一种主缸嵌件螺母及其加工方法

摘要

本发明涉及一种主缸嵌件螺母及其加工，属于螺母加工技术领域。该主缸嵌件螺母是由改进后的10B21钢加工而成，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.15-0.22％；Mn：1.0-1.20％；Si≤0.10％；Mo：0.02-0.03％；B：0.001-0.002％；V：0.05-0.2％；Nb：0.02-0.06％；S≤0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。还公开了主缸嵌件螺母的加工方法，除了采用普通的机械粗加工方法将改进后的10B21钢加工成主缸嵌件螺母半成品外还包括热处理，以及除油、酸洗除锈、防锈的后处理，得主缸嵌件螺母成品。该螺母不仅在强度和硬度上能够达到高强度螺栓钢的要求，还极大地提高了螺母的塑性、韧性，且显著提高了螺母的高温性能和耐蚀性及韧-脆转化温度，使其极其适合用于固定汽车主缸嵌件。

权利要求

1.一种主缸嵌件螺母，其特征在于，该主缸嵌件螺母是由改进后的10B21钢加工而成，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.15％-0.22％；    Mn：1.0％-1.20％；     Si≤0.10％；

Mo：0.02％-0.03％；   B：0.001％-0.002％；   V：0.05％-0.2％；

Nb：0.02％-0.06％；   S≤0.020％；          P≤0.020％；

其余为Fe；

所述主缸嵌件螺母的加工方法除了采用普通的机械粗加工方法将改进后的10B21钢加工成主缸嵌件螺母半成品外还包括以下步骤：(1)、热处理：将机械粗加工的主缸嵌件螺母半成品先以80-100℃/h速率升温至300-

350℃，保温2-3h；再以60-80℃/h速率升温至600-650℃，保温2-3h；再以50-60℃/h速率升温至1100-1200℃，保温4-6h；再以100-120℃/h速率降温至260-280℃，保温2-3h；再以50-

60℃/h速率升温至580-620℃，保温1-2h，再以130-150℃/h速率降温至200-230℃，保温1-

2h，最后水冷至室温；

(2)后处理：对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后进行防锈处理，得主缸嵌件螺母成品。

2.根据权利要求1所述的主缸嵌件螺母，其特征在于，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.16％-0.20％；    Mn：1.0％-1.10％；      Si≤0.10％；

Mo：0.02％-0.025％；  B：0.001％-0.002％；    V：0.08％-0.15％；

Nb：0.02％-0.05％；   S≤0.020％；          P≤0.020％；

其余为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的主缸嵌件螺母，其特征在于，步骤(2)防锈处理所用的防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂1-3份、环烷酸锌3-12份、氧化蜡膏钠钡皂3-8份、石油磺酸钠0.1-0.5份、石油磺酸钡0.1-1份、石油磺酸钙0.1-0.5份、苯并三唑3-6份、正丁醇1-

10份、松香3-8份、沥青10-20份、汽油10-20份。

说明书

一种主缸嵌件螺母及其加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种螺母及其加工方法，尤其涉及一种主缸嵌件螺母及其加工，属于螺母加工技术领域。

背景技术

[0002] 螺母就是螺帽，与螺栓或螺杆拧在一起用来起紧固作用的零件，所有生产制造机械必须用的一种元件根据材质的不同，可分为碳钢、不锈钢、有色金属(如铜)等几大类型。现有技术中的螺母所实用的金属材料多为含铜量很高的铜合金，但是这种材料制成的螺母硬度较低，且韧性也低，无法满足高速发展的工业、建筑业的需求，也无法满足汽车业的需求。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种不仅强度、韧性较高，高温性能也较高的使用寿命长的螺母，特别适合用于主缸中。

[0004] 本发明的上述目的可以通过以下技术方案得以实施：一种主缸嵌件螺母，该主缸嵌件螺母是由改进后的10B21钢加工而成，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0005] C：0.15％-0.22％；Mn：1.0％-1.20％；Si≤0.10％；

[0006] Mo：0.02％-0.03％；B：0.001％-0.002％；V：0.05％-0.2％；

[0007] Nb：0.02％-0.06％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0008] 其余为Fe。

[0009] 现有技术中10B21钢的化学成分为C：0.18％-0.23％，Si≤0.10％，Mn：0.70％-1.00％，P≤0.030％，S≤0.030％，B：0.0005％-0.003％，其余为Fe。本发明螺母在现有
10B21钢的基础上提高了Mn的含量，降低了C、P、S的含量，优选了B的含量，并添加了Mo、V、Nb元素。由于碳含量较低，螺母的焊接性能和韧性较好。B在低碳合金钢中主要是利用晶界偏聚的固溶B强烈抑制先公析铁素体转变作用。经研究发现，改进后的10B21钢中，B和Mo、Nb、V复合添加时能起到更好的效果，如果只是单独添加B时，偏聚于奥氏体晶界的B和C与Fe结合形成碳化物Fe23(C,B)6，降低了固溶B含量。而当B和Mo、Nb、V复合添加后，可减小了C原子偏聚倾向，从而避免了Fe23(C,B)6析出。另外，添加少量的Mo，与B能抑制先共析铁素体的形成，延迟先共析铁素体转变，促进针状铁素体和贝氏体的形成，提高螺母低合金钢的强韧性，同时，Mo提高了微合金元素Nb、V在奥氏体中的固溶度，促进微合金碳氮化物在铁素体中的析出，适当提高螺母的强度；提高微合金碳氮化物的热稳定性，改善螺母的高温性能；延迟奥氏体再结晶，扩大奥氏体未再结晶区。由于改进后的10B21钢化学成分的改变，其显微组织也发生改变，强度、韧性、高温性能均得到了很大的提高，使其满足螺母在主缸中工作的要求。另外，降低硫含量可提高钢的变形能力；降低磷含量会使钢的变形抗力减小。因此，降低磷、硫含量不仅可以改善钢的塑韧性和耐延迟断裂性能，还可以改善钢的加工性能。

[0010] 在上述主缸嵌件螺母中，作为优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0011] C：0.16％-0.20％；Mn：1.0％-1.10％；Si≤0.10％；

[0012] Mo：0.02％-0.025％；B：0.001％-0.002％；V：0.08％-0.15％；

[0013] Nb：0.02％-0.05％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0014] 其余为Fe。

[0015] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0016] C：0.18％；Mn：1.05％；Si≤0.10％；

[0017] Mo：0.022％；B：0.0015％；V：0.10％；

[0018] Nb：0.03％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0019] 其余为Fe。

[0020] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0021] C：0.16％；Mn：1.10％；Si≤0.10％；

[0022] Mo：0.02％；B：0.002％；V：0.08％；

[0023] Nb：0.05％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0024] 其余为Fe。

[0025] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0026] C：0.20％；Mn：1.05％；Si≤0.10％；

[0027] Mo：0.025％；B：0.0015％；V：0.12％；

[0028] Nb：0.04％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0029] 其余为Fe。

[0030] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0031] C：0.22％；Mn：1.0％；Si≤0.10％；

[0032] Mo：0.03％；B：0.001％；V：0.2％；

[0033] Nb：0.02％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0034] 其余为Fe。

[0035] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：

[0036] C：0.15％；Mn：1.20％；Si≤0.10％；

[0037] Mo：0.02％；B：0.002％；V：0.05％；

[0038] Nb：0.06％；S≤0.020％；P≤0.020％；

[0039] 其余为Fe。

[0040] 本发明的另一个目的在于提供一种主缸嵌件螺母的加工方法，所述加工方法除了采用普通的机械粗加工方法将改进后的10B21钢加工成主缸嵌件螺母半成品外还包括以下步骤：

[0041] (1)、热处理：将机械粗加工的主缸嵌件螺母半成品先以80-100℃/h速率升温至300-350℃，保温2-3h；再以60-80℃/h速率升温至600-650℃，保温2-3h；再以50-60℃/h速率升温至1100-1200℃，保温4-6h；再以100-120℃/h速率降温至260-280℃，保温2-3h；再以
50-60℃/h速率升温至580-620℃，保温1-2h，再以130-150℃/h速率降温至200-230℃，保温
1-2h，最后水冷至室温；

[0042] (2)后处理：对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后进行防锈处理，得主缸嵌件螺母成品。

[0043] 本发明对主缸嵌件螺母半成品进行特定的热处理，极大改善了冷墩钢的组织，大幅降低冷墩钢冷墩开裂问题，提高螺母的强度、韧性、高温性能。另外，在加工中由于储备用需将其放在仓库中保存，在库存过程中，金属会因为周围不同的环境，或多或少的遭到腐蚀，腐蚀后会影响其本身的特性以及影响使用，因此，本发明主缸嵌件螺母使用成本低廉，效果好，操作简单的防锈油对成品螺母进行防锈处理。

[0044] 现有普通的机械粗加工包括冷锻、粗车、振抛、钻孔、精车、冲压和螺纹加工(滚丝或搓丝、攻牙)等多种形式的加工方法，本领域普通技术人员可以根据需要选择不同的机械加工方法。

[0045] 在上述主缸嵌件螺母的加工方法中，步骤(2)防锈处理所用的防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂1-3份、环烷酸锌3-12份、氧化蜡膏钠钡皂3-8份、石油磺酸钠0.1-0.5份、石油磺酸钡0.1-1份、石油磺酸钙0.1-0.5份、苯并三唑3-6份、正丁醇1-10份、松香3-8份、沥青10-20份、汽油10-20份。本发明的防锈油价格低廉，用量少，持续周期长，实用简便，具有优异的防锈效果，实用性强，可减少不必要的浪费。

[0046] 作为优选，所述防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂1-3份、环烷酸锌5-10份、氧化蜡膏钠钡皂4-6份、石油磺酸钠0.1-0.3份、石油磺酸钡0.1-0.8份、石油磺酸钙0.3-0.5份、苯并三唑4-6份、正丁醇2-8份、松香3-6份、沥青12-20份、汽油10-18份。

[0047] 综上所述，本发明主缸嵌件螺母在普通10B21钢的基础上提高了Mn的含量，降低了C、P、S的含量，进一步优选了B的含量，并添加了Mo、V、Nb元素，由于化学成分的改变，其显微组织也发生改变。且对主缸嵌件螺母进行特定的热处理，再用特定的防锈油进行防锈，使本发明主缸嵌件的螺母不仅强度、韧性较高，高温性能也较高，使用寿命长，使其极其适合用于固定汽车主缸嵌件。

具体实施方式

[0048] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0049] 一种主缸嵌件螺母，该主缸嵌件螺母是由改进后的10B21钢加工而成，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.15％-0.22％；Mn：1.0％-1.20％；Si≤0.10％；Mo：0.02％-0.03％；B：0.001％-0.002％；V：0.05％-0.2％；Nb：0.02％-0.06％；S≤0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0050] 作为优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.16％-0.20％；Mn：1.0％-1.10％；Si≤0.10％；Mo：0.02％-0.025％；B：0.001％-0.002％；
V：0.08％-0.15％；Nb：0.02％-0.05％；S≤0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0051] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.18％；Mn：1.05％；Si≤0.10％；Mo：0.022％；B：0.0015％；V：0.10％；Nb：0.03％；S≤
0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0052] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.16％；Mn：1.10％；Si≤0.10％；Mo：0.02％；B：0.002％；V：0.08％；Nb：0.05％；S≤
0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0053] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.20％；Mn：1.05％；Si≤0.10％；Mo：0.025％；B：0.0015％；V：0.12％；Nb：0.04％；S≤
0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0054] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.22％；Mn：1.0％；Si≤0.10％；Mo：0.03％；B：0.001％；V：0.2％；Nb：0.02％；S≤0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0055] 进一步优选，所述的改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.15％；Mn：1.20％；Si≤0.10％；Mo：0.02％；B：0.002％；V：0.05％；Nb：0.06％；S≤
0.020％；P≤0.020％；其余为Fe。

[0056] 本发明还提供一种上述主缸嵌件螺母的加工方法，所述加工方法除了采用普通的机械加工方法将改进后的10B21钢加工成主缸嵌件螺母半成品外还包括以下步骤：

[0057] (1)、热处理：将机械粗加工的主缸嵌件螺母半成品先以80-100℃/h速率升温至300-350℃，保温2-3h；再以60-80℃/h速率升温至600-650℃，保温2-3h；再以50-60℃/h速率升温至1100-1200℃，保温4-6h；再以100-120℃/h速率降温至260-280℃，保温2-3h；再以
50-60℃/h速率升温至580-620℃，保温1-2h，再以130-150℃/h速率降温至200-230℃，保温
1-2h，最后水冷至室温；

[0058] (2)后处理：对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后进行防锈处理，得主缸嵌件螺母成品。

[0059] 步骤(2)防锈处理所用的防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂1-3份、环烷酸锌3-12份、氧化蜡膏钠钡皂3-8份、石油磺酸钠0.1-0.5份、石油磺酸钡0.1-1份、石油磺酸钙0.1-0.5份、苯并三唑3-6份、正丁醇1-10份、松香3-8份、沥青10-20份、汽油10-20份。

[0060] 作为优选，所述防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂1-3份、环烷酸锌5-10份、氧化蜡膏钠钡皂4-6份、石油磺酸钠0.1-0.3份、石油磺酸钡0.1-0.8份、石油磺酸钙0.3-0.5份、苯并三唑4-6份、正丁醇2-8份、松香3-6份、沥青12-20份、汽油10-18份。

[0061] 实施例1

[0062] 将改进后的10B21钢先后经过多工位冷墩、振抛、平头钻孔、冲压、攻丝得主缸嵌件螺母半成品，其中，改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.18％；Mn：1.05％；Si≤0.10％；Mo：0.022％；B：0.0015％；V：0.10％；Nb：0.03％；S≤0.020％；P≤
0.020％；其余为Fe。

[0063] 将主缸嵌件螺母半成品先以90℃/h速率升温至320℃，保温2.5h；再以70℃/h速率升温至620℃，保温2.5h；再以55℃/h速率升温至1150℃，保温5h；再以110℃/h速率降温至270℃，保温2.5h；再以55℃/h速率升温至600℃，保温1.5h，再以140℃/h速率降温至220℃，保温1.5h，最后水冷至室温。

[0064] 对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后采用特定防锈油进行防锈处理，最终得主缸嵌件螺母成品；其中，特定防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂2份、环烷酸锌8份、氧化蜡膏钠钡皂5份、石油磺酸钠0.2份、石油磺酸钡0.8份、石油磺酸钙0.3份、苯并三唑4份、正丁醇6份、松香5份、沥青15份、汽油15份。

[0065] 实施例2

[0066] 将改进后的10B21钢先后经过多工位冷墩、振抛、平头钻孔、冲压、攻丝得主缸嵌件螺母半成品，其中，改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.16％；Mn：1.10％；Si≤0.10％；Mo：0.02％；B：0.002％；V：0.08％；Nb：0.05％；S≤0.020％；P≤
0.020％；其余为Fe。

[0067] 将主缸嵌件螺母半成品先以85℃/h速率升温至330℃，保温2.5h；再以65℃/h速率升温至630℃，保温2h；再以58℃/h速率升温至1120℃，保温4.5h；再以105℃/h速率降温至275℃，保温2.5h；再以58℃/h速率升温至610℃，保温1-2h，再以135℃/h速率降温至210℃，保温1.5h，最后水冷至室温。

[0068] 对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后采用特定防锈油进行防锈处理，最终得主缸嵌件螺母成品；其中，特定防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂2份、环烷酸锌5份、氧化蜡膏钠钡皂6份、石油磺酸钠0.3份、石油磺酸钡0.5份、石油磺酸钙0.2份、苯并三唑5份、正丁醇8份、松香4份、沥青12份、汽油18份。

[0069] 实施例3

[0070] 将改进后的10B21钢先后经过多工位冷墩、振抛、平头钻孔、冲压、攻丝得主缸嵌件螺母半成品，其中，改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.20％；Mn：1.05％；Si≤0.10％；Mo：0.025％；B：0.0015％；V：0.12％；Nb：0.04％；S≤0.020％；P≤
0.020％；其余为Fe。

[0071] 将主缸嵌件螺母半成品先以95℃/h速率升温至340℃，保温3h；再以60-80℃/h速率升温至600-650℃，保温2h；再以52℃/h速率升温至1180℃，保温5h；再以115℃/h速率降温至265℃，保温2h；再以53℃/h速率升温至590℃，保温2h，再以145℃/h速率降温至225℃，保温1h，最后水冷至室温。

[0072] 对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后采用特定防锈油进行防锈处理，最终得主缸嵌件螺母成品；其中，特定防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂3份、环烷酸锌10份、氧化蜡膏钠钡皂4份、石油磺酸钠0.4份、石油磺酸钡0.4份、石油磺酸钙0.4份、苯并三唑5份、正丁醇3份、松香6份、沥青18份、汽油12份。

[0073] 实施例4

[0074] 将改进后的10B21钢先后经过多工位冷墩、振抛、平头钻孔、冲压、攻丝得主缸嵌件螺母半成品，其中，改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.22％；Mn：1.0％；Si≤0.10％；Mo：0.03％；B：0.001％；V：0.2％；Nb：0.02％；S≤0.020％；P≤0.020％；
其余为Fe。

[0075] 将主缸嵌件螺母半成品先以80℃/h速率升温至300℃，保温3h；再以80℃/h速率升温至650℃，保温2h；再以60℃/h速率升温至1100℃，保温4h；再以120℃/h速率降温至280℃，保温2h；再以50℃/h速率升温至580℃，保温2h，再以150℃/h速率降温至230℃，保温1h，最后水冷至室温。

[0076] 对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后采用特定防锈油进行防锈处理，最终得主缸嵌件螺母成品；其中，特定防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂1份、环烷酸锌12份、氧化蜡膏钠钡皂3份、石油磺酸钠0.5份、石油磺酸钡0.1份、石油磺酸钙0.5份、苯并三唑3份、正丁醇10份、松香3份、沥青20份、汽油10份。

[0077] 实施例5

[0078] 将改进后的10B21钢先后经过多工位冷墩、振抛、平头钻孔、冲压、攻丝得主缸嵌件螺母半成品，其中，改进后的10B21钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.15％；Mn：1.20％；Si≤0.10％；Mo：0.02％；B：0.002％；V：0.05％；Nb：0.06％；S≤0.020％；P≤
0.020％；其余为Fe。

[0079] 将主缸嵌件螺母半成品先以100℃/h速率升温至350℃，保温2h；再以60℃/h速率升温至600℃，保温3h；再以60℃/h速率升温至1200℃，保温4h；再以100℃/h速率降温至260℃，保温3h；再以60℃/h速率升温至620℃，保温1h，再以130℃/h速率降温至200℃，保温2h，最后水冷至室温。

[0080] 对热处理后的主缸嵌件螺母半成品进行除油、酸洗除锈，最后采用特定防锈油进行防锈处理，最终得主缸嵌件螺母成品；其中，特定防锈油由如下重量份的组分组成：羊毛脂3份、环烷酸锌3份、氧化蜡膏钠钡皂8份、石油磺酸钠0.1份、石油磺酸钡1份、石油磺酸钙0.1份、苯并三唑6份、正丁醇1份、松香8份、沥青10份、汽油20份。

[0081] 对实施例1-5的螺母的抗拉强度σb、硬度HRC、表面硬度HRC、和韧性(冲击吸收功Akv)进行检测，检测结果如表1所示：

[0082] 表1：实施例1-4的螺母及现有技术中用10B21钢通过普通加工方法制得的螺母的性能测试结果

[0083]

[0084] 从表1可以看出，本发明的螺母不仅在强度和硬度上能够达到高强度螺栓钢的要求，还极大地提高了螺母的塑性、韧性，且显著提高了螺母的高温性能和耐蚀性及韧-脆转化温度，使其极其适合用于固定汽车主缸嵌件。

[0085] 以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。