[发明专利]奥氏体不锈钢自攻螺钉的制造方法

说明书

本发明涉及一种奥氏体不锈钢材料制造自攻螺钉的工艺方法。

目前国内制造自攻螺钉大都是采用碳钢材料，经镦头、搓丝后，为提高其表面硬度而进行渗氮处理，为提高其耐磨蚀性，最后进行镀铬处理。也有采用马氏体不锈钢制造自攻螺钉的技术报道，但由于制造工艺难度大、成本较高，所以价格也一直偏高，市场难以接受。

在国外，日本和台湾地区也有用不锈钢制造自攻螺钉的技术报导。日本采用的是302系奥氏体不锈钢，经镦头、搓丝后，进行渗氮处理以提高其表面硬度。台湾采用的是410系马氏体不锈钢经镦头、搓丝后直接制成自攻螺钉。其他国家还未见类似报导。

从国内现有制造自攻螺钉的技术看，碳钢自攻螺钉虽然力学性能满足要求，但存在明显的缺点是，耐蚀性差、工艺复杂、制造成本高。其工艺过程是：镦头--搓丝--渗氮--电镀。特别是渗氮、电镀工艺使得整个制造工艺变得复杂。国外虽已有采用不锈钢制造自攻螺钉的先例，但也没有完全解决上述问题。日本采用奥氏体不锈钢来制造自攻螺钉，耐蚀性虽然提高了，但为了提高其硬度仍需要进行渗氮，工艺也很复杂。采用马氏体不锈钢制造自攻螺钉，工艺过程虽不需渗氮，但由于马氏体本身的硬度给整个制造过程带来诸多困难。再者，其耐蚀性与奥氏体不锈钢相比仍有一定差距。

本发明提出的奥氏体不锈钢自攻螺钉的制造工艺方法，其目的就在于解决上述存在的问题，提高、改善产品的耐蚀性，降低其制造成本。

本发明提出的奥氏体不锈钢制造自攻螺钉的工艺方法，其所具有的自攻性能，不需经过渗氮处理，而是直接通过自身强化的手段实现，其为本发明的主要特征之一。

本发明制造自攻螺钉所选用的材料是含镍比较多的奥氏体不锈钢，其材料的选定克服了因选用碳钢或马氏体不锈钢而带来的耐蚀性差的缺点。不锈钢在渗碳或氮化处理时容易形成Cr的碳化物或氮化物，使能产生具有耐氧保护膜的Cr减少，从而耐蚀性降低。由于采用含镍较多的奥氏体不锈钢，制造工艺又不进行渗碳或氮化处理，所以在高温或低温情况下，其耐热性、耐蚀性都很好。

本发明坯料用钢丝在下料前要进行一定程度的变形，其目的是预强化，变形率在5％-15％之间，变形率过小，强化效果不明显；变形率过大，则会给后期镦头、搓丝带来困难。

本发明利用奥氏体不锈钢形变强化随温度降低其效果愈显著的特征，在一定温度范围内进行搓丝，通过搓丝这一形变过程进行自身强化，提高其硬度，这也是本发明最突出的特点。温度控制范围在-50℃～液氮温度之间，以液氮温度为最佳。

本发明的特点还在于时效强化，即对已搓丝的螺钉在400～500℃温度进行保温。保温时间≥2小时。由此达到进一步强化螺钉提高其强度的目的。其相当于现有制造工艺的渗碳、渗氮过程，但时效强化是从本质上进行强化，提高其硬度，而渗碳、渗氮过程则是提高其表面的硬度。

本发明提出的奥氏体不锈钢自攻螺钉的制造工艺方法所具有的特点是：

首先因为材料的选择，使自攻螺钉的耐蚀性从材料本身就得到保证，通常奥氏体不锈钢的耐蚀性要比马氏体类不锈钢好。与碳钢材料相比，其耐蚀性更加突出，加上本发明制造工艺不进行渗氮、渗碳处理，避免了因晶界贫铬而造成的耐蚀性降低的现象。此外，奥氏体不锈钢的耐热性，低温性能也是相当好的。

本发明利用奥氏体不锈钢形变强化显著的特点，采用连续形变强化的手段，使制得的自攻螺钉的强度、表面硬度等性能都达到或超过了现有国际水平，拧入试验、扭矩试验也都通过了国家标准检验方法的检验。预拉拔使制备自攻螺钉的坯料取得初步强化，再经过低温搓丝这一形变过程，提高其强度和硬度。最后进行时效，其表面硬度得到进一步提高，HV0.3达到450以上，强度同时也有所提高。

实施例：

附图1-附图4为本发明制造的自攻螺钉所经历的几个形成过程。

附图1为经过预拉拔后的奥氏体不锈钢线材制成坯料的示意图。

附图2为坯料经镦头后的示意图。

附图3为经压十字槽后的示意图。

附图4为搓丝后的示意图。

对本发明工艺方法加以进一步说明：

其中所选取的奥氏体不锈钢其主要成分含量为(Wt％)：

结合形变量对力学性能的影响，对上述两种奥氏体不锈钢线材进行一定程度的变形，即进行一定量的拉拔，其变形率可为8％；测试其力学性能，σ_b分别达到705MPa和615MPa。将拉拔后的线材制成螺钉的毛坯(如图1)。然后再镦头，压十字槽(如图2、图3所示)制成螺钉的半成品毛坯。以上两道工艺与现有自攻螺钉的加工工艺相同。