哈工大热处理原理与工艺大作业-铆钉热处理

1、Company LOGO成员：吴懿娟、杨珂鸿、谢一鸣、王梦得、李欣远、张博成员：吴懿娟、杨珂鸿、谢一鸣、王梦得、李欣远、张博 Company LOGO主要内容主要内容主主要要内内容容铆钉的概述铆钉的概述铆钉的常用材料铆钉的常用材料 铆钉的加工工序与热处理工艺铆钉的加工工序与热处理工艺质量检查事项和方法质量检查事项和方法热处理缺陷及解决方法热处理缺陷及解决方法Company LOGO铆钉的概述铆钉的概述1.1 1.1 铆钉的定义铆钉的定义 铆钉是一种金属制一端有帽的杆状零铆钉是一种金属制一端有帽的杆状零件，穿入被联接的构件后，在杆的外端打、件，穿入被联接的构件后，在杆的外端打、压出另一头，将构件

2、压紧、固定。压出另一头，将构件压紧、固定。 在铆接中，利用自身形变或过盈连接在铆接中，利用自身形变或过盈连接被铆接件。这种紧固件广泛应用于汽车、被铆接件。这种紧固件广泛应用于汽车、机电产品、建筑装修及家用电器机电产品、建筑装修及家用电器 。Company LOGO铆钉的概述铆钉的概述 1.2 1.2 铆钉的种类铆钉的种类 铆钉种类很多，而且不拘形式。常用的有半圆头、铆钉种类很多，而且不拘形式。常用的有半圆头、平头、半空心铆钉、沉头铆钉、抽芯铆钉、空心铆钉，平头、半空心铆钉、沉头铆钉、抽芯铆钉、空心铆钉，这些通常是利用自身形变连接被铆接件。这些通常是利用自身形变连接被铆接件。 Company L

3、OGO铆钉的概述铆钉的概述1.3 1.3 铆钉的用途铆钉的用途Company LOGO铆钉的概述铆钉的概述 1.4 服役条件服役条件Company LOGO铆钉的概述铆钉的概述1.5 失效形式失效形式 失效模式：失效模式：断口宏、微观观察结果表明，所有铆钉断裂特断口宏、微观观察结果表明，所有铆钉断裂特征基本相同，疲劳区面积较大、瞬断区面积较小，与机械征基本相同，疲劳区面积较大、瞬断区面积较小，与机械外力打断后的断口区别明显。综合判断失效铆钉的断裂模外力打断后的断口区别明显。综合判断失效铆钉的断裂模式为式为疲劳断裂疲劳断裂。 失效原因：失效原因：失效铆钉断口观察表明，断裂起源区未见明显失效铆钉断

4、口观察表明，断裂起源区未见明显的夹杂等冶金缺陷，金相组织未见异常，热镦钉头的材料的夹杂等冶金缺陷，金相组织未见异常，热镦钉头的材料强度弱于冷镦钉头，但断裂失效却出现在冷墩端，因此铆强度弱于冷镦钉头，但断裂失效却出现在冷墩端，因此铆钉铆接的断裂失效应与材质无关。铆钉断口均包含一大一钉铆接的断裂失效应与材质无关。铆钉断口均包含一大一小两个明显的疲劳断裂区。正常情况下，铆钉一般受剪切小两个明显的疲劳断裂区。正常情况下，铆钉一般受剪切应力作用，不应发生疲劳断裂。从断裂均出现在冷镦钉头应力作用，不应发生疲劳断裂。从断裂均出现在冷镦钉头位置、且存在周向摩擦痕迹、铆钉杆断裂位置处也存在明位置、且存在周向摩擦

5、痕迹、铆钉杆断裂位置处也存在明显的磨损痕迹等来看，铆钉钉头脱落应为显的磨损痕迹等来看，铆钉钉头脱落应为微动磨损导致的微动磨损导致的疲劳断裂疲劳断裂。Company LOGO铆钉的概述铆钉的概述1.5 失效形式失效形式 其它失效形式：其它失效形式：腐蚀作用、冲腐蚀作用、冲刷磨损等导致的铆钉头部磨平刷磨损等导致的铆钉头部磨平失效失效；热冲击导致失效；热冲击导致失效1.6 性能要求性能要求良好的塑性和韧性，良好的塑性和韧性，一定的抗拉强度、一定的抗拉强度、抗剪强度，耐腐蚀，抗疲劳破坏抗剪强度，耐腐蚀，抗疲劳破坏Company LOGO常用材料2 2 常用材料常用材料 铆钉铆钉 铜及其合金铜及其合金不

6、锈钢不锈钢碳钢碳钢铝及其合金铝及其合金Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.13.1铆钉的加工工序铆钉的加工工序冷墩加工：通过冲头的冲击，使金属线材在模冷墩加工：通过冲头的冲击，使金属线材在模具内发生塑性变形以达到预期的形状和尺寸具内发生塑性变形以达到预期的形状和尺寸工序：线材工序：线材剪切剪切冷墩冷墩出钉出钉高速车加工：通过特殊的车刀形状以及调整车高速车加工：通过特殊的车刀形状以及调整车刀位置和加工顺序，去除线材上多余的材料，以刀位置和加工顺序，去除线材上多余的材料，以达到预期的形状和尺寸达到预期的形状和尺寸工序：线材工序：线材切削切削切断切断出钉出钉Compa

7、ny LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2 3.2 铆钉的热处理工艺铆钉的热处理工艺 硬铝合金硬铝合金淬火淬火时效时效表面处理表面处理不同材料的不同材料的热处理过程热处理过程 碳钢碳钢 球化退火球化退火 再结晶退火再结晶退火表面处理表面处理Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.13.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺硬铝合金铆钉的热处理工艺 铆钉常用的硬铝合金牌号2A012A042B112B122A112A12 硬铝合金铆钉在硬铝合金铆钉在淬火态淬火态下有很下有很高塑性高塑性，铆接必须在保留铆接必须在保留淬火态高塑性时间内进行淬火态高塑性时间内进

8、行，硬铝合金铆钉淬火后易硬铝合金铆钉淬火后易时效硬时效硬化化，硬度、强度升高硬度、强度升高，塑性急剧降低塑性急剧降低，加上铆钉铆接时头加上铆钉铆接时头部塑性变形部塑性变形镦镦粗产生冷作硬化粗产生冷作硬化，易导致铆钉铆裂易导致铆钉铆裂，降低铝降低铝合金结构件质量和寿命合金结构件质量和寿命，甚至使用时发生事故甚至使用时发生事故。因此应避因此应避免时效硬化后铆接免时效硬化后铆接。时效硬化时间长短决定于铆钉材料。时效硬化时间长短决定于铆钉材料。Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺铝合金淬火时效现象铝合金淬火时效现象Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理

9、工艺2A01（LY1）特点：固溶体过饱固溶体过饱和程度较低和程度较低，不溶性第二相少。虽是不溶性第二相少。虽是低合金、低强度硬铝低合金、低强度硬铝，但淬火态塑性很高但淬火态塑性很高，在热态或冷态在热态或冷态下塑性尚好下塑性尚好，有良好工艺性能和切削加工性能有良好工艺性能和切削加工性能，点焊接性点焊接性能良好能良好, 但但氩氩弧焊接有晶间裂纹倾向弧焊接有晶间裂纹倾向，耐腐蚀性能不高。耐腐蚀性能不高。铆钉铆接在淬火和自然时效后进行铆钉铆接在淬火和自然时效后进行, 铆接过程不受热处理铆接过程不受热处理时间限制时间限制。适用条件：用于中等强度和工作温度用于中等强度和工作温度100结构件结构件。热处理：

10、淬火加热至淬火加热至495一一505，保温后水冷，室温自，保温后水冷，室温自然时效然时效96h。铆接过程虽不受热处理后时间限制，但最好。铆接过程虽不受热处理后时间限制，但最好在淬火态进行。在淬火态进行。3.2.13.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺硬铝合金铆钉的热处理工艺 Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.1 3.2.1 硬铝合金铆钉的热处理工艺硬铝合金铆钉的热处理工艺 2A04适用条件：用于中等强度和用于中等强度和150一一250较高温度下服较高温度下服役役的结构件铆钉的结构件铆钉（进行表面阳极化处理进行表面阳极化处理）热处理：淬火加热温度淬火加热温度50

11、0一一510，保温后出炉空冷，保温后出炉空冷淬火，淬火，室温自然时效室温自然时效120h。铆钉在淬火态下。铆钉在淬火态下2-6h内铆内铆入入结构件。结构件。2B11适用条件：用作中等强度铆钉用作中等强度铆钉热处理：淬火加热温度淬火加热温度495一一505，保温后水冷，室，保温后水冷，室温自然时效温自然时效96h。铆钉在淬火后。铆钉在淬火后2h内铆人结构件内铆人结构件。Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.1 3.2.1 硬铝合金铆钉的热处理工艺硬铝合金铆钉的热处理工艺 2B12适用条件：适用于制造较适用于制造较高强度、工作温度不高于高强度、工作温度不高于100

12、的铆钉的铆钉，大大于于100服役易产生晶间腐蚀倾向。服役易产生晶间腐蚀倾向。热处理：淬火加热温度淬火加热温度510一一520 , 保温后水冷保温后水冷，既可进行既可进行70一一80保温保温24h空冷人工时效空冷人工时效，也可在室温也可在室温自然时效自然时效240h。淬火态下铆淬火态下铆接较理想。接较理想。2A11适用条件：适宜工作温度适宜工作温度100的中等强度铆接。的中等强度铆接。热处理：淬火加热温度淬火加热温度495一一510，保温后水淬保温后水淬，既可进行既可进行155一一165保温保温6一一10h空冷人工时效空冷人工时效，也可在室温停留也可在室温停留96h自然时效。铆自然时效。铆钉在淬

13、火后钉在淬火后2h内铆人结构内铆人结构件。件。2A12适用条件：适宜制造较高强度和较高负荷及服役温度适宜制造较高强度和较高负荷及服役温度150的铆钉的铆钉。热处理：淬火加热温度淬火加热温度495一一505，保温后水淬。既可在，保温后水淬。既可在185一一195保温保温6一一12h空冷人工时效，也可在室温停留空冷人工时效，也可在室温停留96h自然时效。铆自然时效。铆钉应在钉应在1.5h内铆入结构件。内铆入结构件。Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.1 3.2.1 硬铝合金铆钉的热处理工艺硬铝合金铆钉的热处理工艺 注意事项：注意事项：铝合金淬火加热温度与熔化温度

14、相差不多铝合金淬火加热温度与熔化温度相差不多, 必须必须精密控温精密控温避免过热、过烧和熔化。选用避免过热、过烧和熔化。选用精度高精度高测测温仪表温仪表, 控温精度为控温精度为1 。加热设备为硝盐炉或密封。加热设备为硝盐炉或密封空气循环电炉空气循环电炉, 保温时间与有效直径关系见下表。淬火保温时间与有效直径关系见下表。淬火冷却介质为冷却介质为20-30的循环清洁流动水的循环清洁流动水, 冷却水槽应有冷却水槽应有足够容量足够容量, 以确保水温。以确保水温。Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.2 碳素钢的热处理工艺钢铆钉常用的钢牌号Q215、Q235、10#、1

15、5#、20#、ML10、ML20钢铆钉常用的钢牌号Q215、Q235、10#、15#、20#、ML10、ML20Q215Q23510#15#20#ML10ML20钢铆钉常用的钢牌号钢铆钉常用的钢牌号Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.2 3.2.2 碳素钢的热处理工艺碳素钢的热处理工艺ML10ML10冷镦钢冷镦钢（铆螺钢）（铆螺钢）1、ML10成分成分 C：0.070.14% Si：小于：小于0.03% Mn：0.20.5% 其余为其余为S、P、Cr、Ni、Cu2、ML10力学性能特点力学性能特点 Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理

16、工艺3.2.2 碳素钢的热处理工艺原材料原材料 剪切剪切冷镦冷镦出钉出钉球化退火球化退火再结晶退火再结晶退火铆接铆接Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.2 3.2.2 碳素钢的热处理工艺碳素钢的热处理工艺 铆钉的球化退火铆钉的球化退火低温球化退火低温球化退火 等温球化退火等温球化退火 将钢材加热到将钢材加热到Ac1以下以下20左右较长时间保温（一般在左右较长时间保温（一般在48h）以获得球状珠光体的）以获得球状珠光体的热处理，此工艺适用于经冷变热处理，此工艺适用于经冷变形加工、冷冲压加工件形加工、冷冲压加工件 将低、中碳合金钢加热到将低、中碳合金钢加热到Ac

17、1+（20-30），保温适当时），保温适当时间，然后冷却到略低于间，然后冷却到略低于Ar1以下的以下的温度，等温保持一段时间（使等温度，等温保持一段时间（使等温转变进行完毕），然后炉冷或温转变进行完毕），然后炉冷或空冷的球化退火工艺（可获得较空冷的球化退火工艺（可获得较好的球化质量）好的球化质量）如：如：10、15、20#钢钢7203h退火后，布氏退火后，布氏硬硬度度150180HBW降至降至120HBW（75HRB）如：如：ML40Cr 760780加热保加热保温温4h降温至降温至670680等温等温6h，布氏硬度降至布氏硬度降至155HBW（85HRB）以下以下Company LOGO加工

18、工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.2 3.2.2 碳素钢的热处理工艺碳素钢的热处理工艺 铆钉的再结晶退火铆钉的再结晶退火 由于冷镦导致由于冷镦导致冷作硬化冷作硬化，将不利于铆，将不利于铆接，必须进行接，必须进行再结晶退火，将铆钉加热至再结晶退火，将铆钉加热至再结晶温度以上，保持适当时间，使变形再结晶温度以上，保持适当时间，使变形晶粒转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变晶粒转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力，提高塑形。强化和残余应力，提高塑形。 铆钉再结晶温度铆钉再结晶温度450-650如：如：Q215和和Q235两种材料再结晶退火温两种材料再结晶退火温度应在度应在450左右左右Company LOGO加工工序及热处理工艺加工工序及热处理工艺3.2.2 3.2.2 碳素钢的热处理工艺碳素钢的热处理工艺ML10球化退火球化退火