螺栓表面产生黑斑的 原因分析

目前市场上标准件主要有碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢和铜4种材料。地脚螺丝对于光圆地脚螺栓而言，埋深一般为其直径的25倍，然后做一个120mm左右长的90度弯钩。而螺栓类紧固件是用量最大的 一类产品，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的 配合，螺栓、螺母常采用碳素结构钢、合金结构钢制造，而高等级的 紧固件必须经过热处理工序，但发现部分经过热处理调质的 产品，表面残留黑色斑点影响外观质量和表面处理，经分析为清洗液导致。

分别从热处理前清洗液温度、浓度、清洗时间因素入手，进行跟踪。地脚螺丝对于光圆地脚螺栓而言，埋深一般为其直径的25倍，然后做一个120mm左右长的90度弯钩。表1的 1～4号试验结果表明，热处理前清洗液温度会影响螺栓的 清洗效果；热处理前清洗液浓度为0.10%时，清洗液的 最优温度应该是高于60℃。表1的 5～7号试验结果表明，热处理前清洗液浓度为1.0%时，清洗液的 温度50～70℃清洗都满足表面质量的 要求；此时，清洗液温度可以适当降低至50℃。

结果表明，热处理淬火后的 清洗液是螺栓淬火产生黑色斑点的 主要原因，热处理淬火后的 清洗液使用周期达1个月，会使螺栓表面产生较难以去除的 斑点，造成余热发黑发红等缺陷。

用直读光谱仪对螺栓表面黑斑进行成分分析，证实在黑斑处有O、S、和Cl元素的 存在，而没有黑斑正常状态下的 螺栓观察不到O、S、和Cl元素，这就说明黑斑处是在热处理炉内某一过程表面被氧化所致。尤其是，螺栓从油槽出来进入清洗槽内进行清洗，清洗的 目的 是洗净螺栓表面沾挂的 淬火油，以保证紧固件表面干净无油污。由于清洗槽内自来水更换周期长，并且一直维持在50～70℃，快速淬火油的 部分添加剂也是水溶性的 ，这就导致清洗槽里的 水发生系列化学反应变质。

试验所用水基清洗剂，一般其成分如下：阴离子表面活性剂、三元羧酸、有机胺、络合剂、分散剂、助洗剂、稳定剂等，最佳使用温度60～70℃。螺栓清洗最佳工艺效果就是保证；① 使螺栓表面达到一定的 清洁度；② 螺栓在装炉前一周内不能生锈。

经化验分析变质的 清洗液中存在如下反应：

Fe+CI = Fe+CI-

Fe+CI-+H2O = FeOH-+H++CI-

FeOH-+H+ = Fe2-+H2O

2H2S+2e = H2+2HS-

变质的 清洗液清洗能力下降，螺栓表面淬火油清洗不彻底导致回火炉油烟大，危害人体健康。变质的 清洗液具有强腐蚀性，残留在螺栓表面的 清洗液致使螺栓产生黑斑，表面清理时有时喷砂或喷丸也仍难以去除，影响外观质量和表面处理。

淬火后在彻底换过水的 清洗槽清洗后没有出现过黑斑。地脚螺丝对于光圆地脚螺栓而言，埋深一般为其直径的25倍，然后做一个120mm左右长的90度弯钩。一个月后黑斑再次出现。彻底清理清洗槽后重新换水配置清洗液，生产出来的 螺栓黑斑再次消失。总之，螺栓表面黑斑是由于淬火后变质的 清洗液腐蚀产生的 螺栓表面质量缺陷。这种局部缺陷影响外观质量，危害更大的 是影响产品使用寿命，是造成部分螺栓点蚀的 重要因素。