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【中緊網(wǎng)】長期以來，我國高強(qiáng)度螺栓存在壽命短、可靠性差和結(jié)構(gòu)重等三大問題。三大問題嚴(yán)重制約高端機(jī)械裝備發(fā)展和安全服役。高強(qiáng)度螺栓決定了高端機(jī)械裝備主要連接功能，體現(xiàn)機(jī)械裝備壽命、可靠性與經(jīng)濟(jì)可承受能力，熱處理是高強(qiáng)度螺栓的核心，即搞好高強(qiáng)度螺栓熱處理是提高螺栓綜合性能重中之重。
1、高強(qiáng)度螺栓的主要失效模式是疲勞
疲勞是一種在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變的重復(fù)作用下，螺栓一處或幾處發(fā)生開裂或斷裂的失效形式。疲勞是一個(gè)機(jī)械損傷累積、延時(shí)失效的過程。疲勞包括裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展兩個(gè)過程，在低于材料的屈服強(qiáng)度下發(fā)生，在無明顯變形下突然失效。所以，與其它失效形式相比，疲勞是一類最危險(xiǎn)的失效形式。
通常，車輛上的連接螺栓為拉-拉疲勞失效。例如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組服役環(huán)境復(fù)雜而惡劣，既承受動(dòng)載荷沖擊又承受腐蝕環(huán)境，所用連接螺栓疲勞斷裂高達(dá)85%，高強(qiáng)度螺栓的主要失效模式是疲勞。
2、高強(qiáng)度螺栓“三大問題”源自應(yīng)力集中敏感
高強(qiáng)度螺栓普遍選用高強(qiáng)度低合金鋼、超高強(qiáng)度鋼和高溫合金制造。隨著高端機(jī)械裝備發(fā)展，高強(qiáng)度螺栓用的合金強(qiáng)度還會(huì)不斷提高。高強(qiáng)度材料具有高疲勞強(qiáng)度，其重量輕、體積小、長壽命、高可靠。但高強(qiáng)度材料的突出弱點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力集中度敏感。
大量的高強(qiáng)度螺栓疲勞失效分析結(jié)果表明，80%以上的疲勞失效源自表面損傷、頭桿交接處脫碳、螺紋加工有明顯的細(xì)小裂縫或切削加工刀痕不連續(xù)處和表面腐蝕物、淬火組織不均勻，因?yàn)槟莾簯?yīng)力集中度高。
3、高強(qiáng)度螺栓制造的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
高端機(jī)械裝備給高強(qiáng)度螺栓制造帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。不解決“三大問題”便很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，更難說達(dá)到國際先進(jìn)水平。解決“三大問題”需要解決三個(gè)層次的問題：一是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；二是經(jīng)濟(jì)可承受性；三是長壽命、高可靠性、結(jié)構(gòu)減重技術(shù)。
首先，要轉(zhuǎn)變觀念，要認(rèn)清時(shí)空，我國要發(fā)展高端機(jī)械制造，掌握關(guān)鍵技術(shù)和提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，摒棄那些變換華麗辭藻的忽悠，甘當(dāng)發(fā)達(dá)國家技術(shù)的二傳手、市場(chǎng)換技術(shù)等錯(cuò)誤觀念，從以往“引進(jìn)、仿制-落后，再引進(jìn)、仿制…”,粘貼、復(fù)制、山寨版產(chǎn)品中解放出來，加快發(fā)展緊固件熱處理刻不容緩。
其次，要充分認(rèn)識(shí)解決“三大問題”，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度螺栓長壽命、高可靠、結(jié)構(gòu)減重是一場(chǎng)革命：①從高強(qiáng)度螺栓“成形”制造轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛊谥圃斓募夹g(shù)革命；②從解決“有無”轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵高強(qiáng)度螺栓支持高端機(jī)械制造可持續(xù)發(fā)展的理念革命；③從指標(biāo)最終檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程控制的管理革命；④從低技術(shù)、被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒夹g(shù)、主動(dòng)的從業(yè)人員素質(zhì)革命；⑤從廉價(jià)勞動(dòng)力、濫用環(huán)境和資源轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又怠⑷诵曰�、低排放、綠色環(huán)保的環(huán)境革命等。
4、熱處理賦予緊固件材料極限性能
加快熱處理發(fā)展應(yīng)成為我國的國家戰(zhàn)略。在國際環(huán)境發(fā)生重大變化的形勢(shì)下，從我國熱處理的現(xiàn)狀和存在的問題出發(fā)，加快發(fā)展緊固件熱處理的必要性、緊迫性和重要性，已異常突出地提到我們面前。
“熱處理”是采用加熱與冷卻方法控制相變，微觀結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力場(chǎng)，賦予材料極限性能和高強(qiáng)度螺栓極限服役性能的技術(shù)。它既是一門理論性很強(qiáng)的科學(xué)，又是一類實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)。實(shí)踐性很強(qiáng)說的是先進(jìn)熱處理工藝隨著材料和高強(qiáng)度螺栓千變?nèi)f化，而且不斷創(chuàng)新、不斷發(fā)展、不斷進(jìn)步。可以看到，沒有哪個(gè)材料可以離開熱處理，沒有哪個(gè)高強(qiáng)度螺栓不依賴熱處理。需要特別指出熱處理是當(dāng)今賦予材料極限性能，賦予高強(qiáng)度螺栓極限服役性能的僅有的兩種技術(shù)之一。
熱處理與制坯技術(shù)、切削技術(shù)不同。冷鐓制坯、鍛造制坯、鑄造制坯和焊接制坯可以制出一定形狀和大尺寸的坯件，十分顯眼。切削加工可以制出各種精密、美觀的高精度螺栓，極為露眼。而熱處理技術(shù)是緊固件制造的“內(nèi)科學(xué)”， 賦予高強(qiáng)度螺栓的是性能，既不顯山，也不露水。為此，盡管熱處理在高強(qiáng)度螺栓的經(jīng)濟(jì)可承受性鏈條中高出其它技術(shù)價(jià)值很多倍，但卻不被重視。盡管熱處理賦予材料極限性能，賦予高強(qiáng)度螺栓極限服役性能，但被邊緣化、附屬化了。在形式主義、急功近利的踐踏下，熱處理這一材料、高強(qiáng)度螺栓、高端機(jī)械裝備的核心技術(shù)，被排斥在國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)之外，得不到重點(diǎn)研究支持；且專業(yè)教育蛻化、專業(yè)人員的流失、匱乏，技術(shù)落后再落后，與國外先進(jìn)水平的差距拉大再拉大。毫不夸張地說，熱處理被邊緣化、附屬化，是我國高端機(jī)械裝備、高強(qiáng)度螺栓“三大問題”的重要原因，也是我國緊固件處于中低端制造和競(jìng)爭(zhēng)弱勢(shì)的重要原因。
5、熱處理技術(shù)促進(jìn)高強(qiáng)度螺栓的發(fā)展
先進(jìn)制造技術(shù)是先進(jìn)高強(qiáng)度螺栓發(fā)展的技術(shù)支撐，熱處理技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，對(duì)高強(qiáng)度螺栓、高端機(jī)械裝備的發(fā)展有著十分重要的作用。眾所周知，沒有“成分”不成為材料，沒有“熱處理”同樣不成為材料。但傳統(tǒng)習(xí)慣中常常認(rèn)識(shí)了“成分”的重要性，卻不認(rèn)識(shí)熱處理的重要作用和地位。
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