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風(fēng)電高強(qiáng)度螺栓技術(shù)要求

在降低成本的同時(shí)，緊固件使用者提出了大幅度減輕重量、較高的強(qiáng)度，以便抵抗拉長(zhǎng)、拉斷、滑扣和磨損；可靠的韌性以減少對(duì)偏斜、缺口應(yīng)力集中和表面質(zhì)量的敏感性。在潮濕的大氣或腐蝕氣氛環(huán)境下工作的螺栓，還要求其有足夠低的延遲斷裂敏感性，以及良好的冷鐓性。
風(fēng)電高強(qiáng)度螺栓采用的鋼是碳含量為0.30%~0.55%的中碳結(jié)構(gòu)鋼、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，在正常溫度淬火后進(jìn)行450-600℃間的高溫回火，稱為調(diào)質(zhì)處理，獲得的組織是回火索氏體或回火托氏體，其中滲碳體呈顆粒狀均勻分布。中碳結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理后的抗拉強(qiáng)度要求＞750-900Mpa,屈服強(qiáng)度＞600-750Mpa;而中碳合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理后的抗拉強(qiáng)度要求＞1000-1250Mpa,屈服強(qiáng)度＞850-1150Mpa,斷后伸長(zhǎng)率9%-13%，強(qiáng)塑積一般應(yīng)大于10000Mpa%,尤其是適合于要求強(qiáng)度及韌性的較好匹配，即高的強(qiáng)韌性。
目前，風(fēng)電高強(qiáng)度螺栓大部分選擇10.9級(jí)，少量為8.8級(jí)。10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓，其硬度值33-39HRC,抗拉強(qiáng)度Rm≥1040Mpa,斷后伸長(zhǎng)率A≥9%，斷面收縮率Z≥48%，低溫沖擊吸收能量（—40℃~—45℃）KV2≥27J。因此，大多數(shù)都采用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。風(fēng)電高強(qiáng)螺栓的用途正在逐步擴(kuò)大，隨著風(fēng)電機(jī)組的高性能化和材料應(yīng)用應(yīng)力提高，主機(jī)尺寸減小，減速箱的輕量化，對(duì)螺栓提出了更高的設(shè)計(jì)應(yīng)力和減重的要求，而最有效的措施是提高螺栓用鋼的使用強(qiáng)度。

材料的選用

對(duì)保證風(fēng)電緊固件表層足夠深度能夠被淬透從而得到較高的強(qiáng)度，要求鋼材應(yīng)具有足夠的淬透性，在鋼中添加適量的Cr、Mn、Mo、Ni、B等合金元素可明顯提高鋼的淬透性和強(qiáng)度，還可改善鋼材料的固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化和夾雜物的形成等冶金特性。通過(guò)加入少量的V、Nb等微量元素形成彌散細(xì)小的氮化物、碳化物或氮、碳話務(wù)或氮碳混合物，可起到彌散強(qiáng)化和晶粒細(xì)化效果，而這些彌散物通過(guò)增加晶界密度和位錯(cuò)可改善風(fēng)電緊固件的沖擊韌度。鋼中合金元素含量越高，其淬透性以及強(qiáng)度也就越高，但相應(yīng)的生產(chǎn)成本也明顯增加。含硼鋼由于合金成本方面的優(yōu)勢(shì)具有重要的發(fā)展?jié)摿?。此外，淬火介質(zhì)的冷卻能力越大，淬硬層越深。

風(fēng)電緊固件工藝

高強(qiáng)度緊固件的制造工藝除冷鐓工藝外，還有溫鍛、冷擠壓以及切削加工等。而風(fēng)電緊固件高強(qiáng)冷鐓螺栓生產(chǎn)工藝流程為：球化退火→冷鐓成型→加工螺紋→淬火和回火→表面處理；風(fēng)電緊固件高強(qiáng)溫鍛螺栓生產(chǎn)工藝流程為：冷拔→下料→溫鍛成型→六角整形→淬火和回火→加工螺紋→表面處理。風(fēng)電用高強(qiáng)度螺栓需要經(jīng)過(guò)球化退火和調(diào)質(zhì)兩道熱處理，使其強(qiáng)度級(jí)別達(dá)到10.9級(jí)。
對(duì)10.9級(jí)及以上高強(qiáng)度螺栓而言，淬火組織的均勻性尤為重要。為確保高強(qiáng)度螺栓淬火時(shí)奧實(shí)體化充分，淬火組織均勻且無(wú)未溶鐵素體及非馬氏體組織外，應(yīng)充分重視淬火態(tài)組織的金相檢測(cè)。國(guó)外的高強(qiáng)度螺栓熱處理很重視充分奧氏體化，確保其組織的均勻性，以獲得最佳的強(qiáng)韌性的配合，以保障螺栓服役時(shí)的安全。國(guó)內(nèi)高強(qiáng)度螺栓制造商對(duì)此尚未引起足夠重視，普遍存在的問(wèn)題是螺栓淬火加熱保溫不足，奧氏體化不充分，導(dǎo)致淬火組織的不均勻。這種組織不均勻性在隨后的回火過(guò)程中是不能被消除的；雖然螺栓的強(qiáng)度及強(qiáng)度值可達(dá)到10.9級(jí)性能的要求，但由于組織均勻性差，螺栓含鐵素體量較多的區(qū)域，引起應(yīng)力源造成早期失效。因此，在熱處理調(diào)質(zhì)工藝中應(yīng)加強(qiáng)過(guò)程控制。