螺栓表面產生黑斑的原因分析

目前市場上標準件主要有碳素結構鋼、合金結構鋼、不銹鋼和銅4種材料。地腳螺絲對于光圓地腳螺栓而言，埋深一般為其直徑的25倍，然后做一個120mm左右長的90度彎鉤。而螺栓類緊固件是用量最大的一類產品，對于螺栓、螺母等精制緊固件螺紋，標準推薦采用6H/6g的配合，螺栓、螺母常采用碳素結構鋼、合金結構鋼制造，而高等級的緊固件必須經過熱處理工序，但發現部分經過熱處理調質的產品，表面殘留黑色斑點影響外觀質量和表面處理，經分析為清洗液導致。

分別從熱處理前清洗液溫度、濃度、清洗時間因素入手，進行跟蹤。地腳螺絲對于光圓地腳螺栓而言，埋深一般為其直徑的25倍，然后做一個120mm左右長的90度彎鉤。表1的 1～4號試驗結果表明，熱處理前清洗液溫度會影響螺栓的清洗效果；熱處理前清洗液濃度為0.10%時，清洗液的最優溫度應該是高于60℃。表1的 5～7號試驗結果表明，熱處理前清洗液濃度為1.0%時，清洗液的溫度50～70℃清洗都滿足表面質量的要求；此時，清洗液溫度可以適當降低至50℃。

結果表明，熱處理淬火后的清洗液是螺栓淬火產生黑色斑點的主要原因，熱處理淬火后的清洗液使用周期達1個月，會使螺栓表面產生較難以去除的斑點，造成余熱發黑發紅等缺陷。

用直讀光譜儀對螺栓表面黑斑進行成分分析，證實在黑斑處有O、S、和Cl元素的存在，而沒有黑斑正常狀態下的螺栓觀察不到O、S、和Cl元素，這就說明黑斑處是在熱處理爐內某一過程表面被氧化所致。尤其是，螺栓從油槽出來進入清洗槽內進行清洗，清洗的目的是洗凈螺栓表面沾掛的淬火油，以保證緊固件表面干凈無油污。由于清洗槽內自來水更換周期長，并且一直維持在50～70℃，快速淬火油的部分添加劑也是水溶性的，這就導致清洗槽里的水發生系列化學反應變質。

試驗所用水基清洗劑，一般其成分如下：陰離子表面活性劑、三元羧酸、有機胺、絡合劑、分散劑、助洗劑、穩定劑等，最佳使用溫度60～70℃。螺栓清洗最佳工藝效果就是保證；① 使螺栓表面達到一定的清潔度；② 螺栓在裝爐前一周內不能生銹。

經化驗分析變質的清洗液中存在如下反應：

Fe+CI = Fe+CI-

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

FeOH-+H+ = Fe2-+H2O

2H2S+2e = H2+2HS-

變質的清洗液清洗能力下降，螺栓表面淬火油清洗不徹底導致回火爐油煙大，危害人體健康。變質的清洗液具有強腐蝕性，殘留在螺栓表面的清洗液致使螺栓產生黑斑，表面清理時有時噴砂或噴丸也仍難以去除，影響外觀質量和表面處理。

淬火后在徹底換過水的清洗槽清洗后沒有出現過黑斑。地腳螺絲對于光圓地腳螺栓而言，埋深一般為其直徑的25倍，然后做一個120mm左右長的90度彎鉤。一個月后黑斑再次出現。徹底清理清洗槽后重新換水配置清洗液，生產出來的螺栓黑斑再次消失。總之，螺栓表面黑斑是由于淬火后變質的清洗液腐蝕產生的螺栓表面質量缺陷。這種局部缺陷影響外觀質量，危害更大的是影響產品使用壽命，是造成部分螺栓點蝕的重要因素。