1、問題的提出

高強度螺栓用非調質鋼主要是冷作細晶非調質鋼，可省略螺栓冷拔前的球化退火和螺栓成形后的淬火并回火處理，且可減輕螺紋牙尖的脫碳傾向，提高螺栓成品率，經濟效率十分明顯。  

非調質鋼常用的微合金化元素有：Ti、Nb、V、B等。在軋制前的加熱過程中應保證微合金化元素充分固溶，隨后在控制軋制、冷卻過程中析出彌散微細的微合金化元素碳氮化物，抑制奧氏體晶粒長大，得到細小的晶粒，在提高螺栓鋼強度的同時又能改善韌塑性。  

如馬鋼生產的MFT8、 MFT9非調質鋼，在汽車制造工業中獲得迅速發展和應用；非調質鋼制造的螺栓主要為7T級和8.8級，少量9.8 級雙頭、U型螺栓也采用非調質鋼制造。時效處理是非調質鋼緊固件的最后一道工序，也是非調質鋼緊固件強化的重要工藝之一。由標準GB/T 3098.22—2009《緊固件機械性能 細晶非調質鋼螺栓、螺釘和螺柱》和文獻可知，通過冷拉變形和時效處理制備的非調質鋼螺栓強度、塑性能夠滿足國家標準要求（如8.8級，9.8級），然而對非調質鋼螺栓的沖擊韌性卻少有研討。  

螺栓在交變載荷下會引為震動而相互撞擊，需承受較大沖擊力，易發生沖擊斷裂失效，故螺栓的沖擊韌性直接影響到車輛的安全系數。因此，研究非調質鋼螺栓的沖擊韌性具有實際和工程應用意義。

選用典型的細晶非調質鋼材牌號化學成分，見表1。

表1     典型細晶非調質鋼牌號的化學成分     

2、試驗結果與討論  

從冷拔后的線材上切取時效處理試樣，在熱處理網帶爐中分別進行250℃X3h、300℃X3h、350℃X3h的時效處理（時間為網帶回火爐運轉時間）。根據GB/T229-2007標準加工沖擊試樣，尺寸為55mm X 5mm X10mm,采用V形缺口，選擇沖擊能量為150J的落錘，記錄沖擊吸收能量Akv。

時效與未時效處理試樣相比，在250℃時效處理試樣的沖擊吸收能量沒有明顯變化，均為23J；時效溫度升高至300℃時，沖擊吸收能量增大至25.5J，比時效處理前提高了約10.9%，繼續升高時效溫度，沖擊吸收能量又出現降低為23～24J。  

時效溫度對沖擊吸收能量的影響也反映在沖擊斷口形貌中，未時效處理試樣斷口中纖維區面積較少，剪切唇區不明顯，放射區較大；隨著時效處理溫度提高，試樣斷口中纖維區面積逐漸增大，放射區逐漸減小；當溫度升高到300℃后，其試樣斷口中纖維區面積最大，且放射區面積最小；時效處理溫度繼續升高，纖維區面積又出現減小而放射區面積又增大。  時效處理對非調質鋼螺栓沖擊韌性的影響主要歸因于時效處理引起的顯微組織變化。一方面，時效處理后位錯密度的降低會引起位錯間交互作用的幾率減小，位錯易于運動，同時位錯密度的降低還會使位錯塞積數目減少，應力集中降低，有助于改善韌性；另一方面，尺寸較小的亞結構形成，會使亞晶界總面積增大，裂紋擴展阻力增大，裂紋萌生推遲，斷裂應力增大，從而提高螺栓材料的韌性。

3、結束語  

對于較低溫度時效處理的試樣（250℃X3h），由于溫度低，鐵素體內部位錯相互作用不充分，只有部分穩定或亞穩定狀態的組織結構形成，因此，其沖擊韌性未達到最佳值。而當時效處理溫度較高時（350℃X3h），螺栓材料強度會明顯降低，因此，其沖擊韌性也會相應惡化。  隨時效處理溫度的升高，試樣螺栓材料的沖擊韌性先增后降低，經300℃X3h時效處理后具有較好的沖擊韌性，(文章由江蘇泰強不銹鋼緊固件廠整理編輯)，沖擊吸收能量為25.5J，比時效前提高了約10.9%，這主要是因為時效處理后位錯密度降低和尺寸較小的亞結構形成所致。