一种六角螺钉及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种六角螺钉，属于合金材料技术领域。一种六角螺钉，包括主体以及设置在主体一端的连接栓，所述主体另一端设置有连接孔，所述连接栓具有外螺纹结构，所述连接孔具有内螺纹结构，所述连接栓、连接孔均与主体在其延伸方向同轴设置，所述的六角螺钉由合金钢复合材料制成，所述的合金钢复合材料包括合金钢基体和激光熔覆在合金钢基体表面的陶瓷层。本发明专利技术的六角螺钉通过激光扫描的方式在合金钢基体表面涂覆有一层陶瓷层，进一步增加六角螺钉的力学性能如强度、耐磨性等性能、抗腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种六角螺钉及其制备方法，属于合金材料

技术介绍
六角螺钉是一种常用的五金配件，用于将两个零部件通过螺接的方式连接在一起。目前的六角螺钉，其与内六角扳手相适配，通过拧动六角螺钉的六角形螺帽，来驱动螺杆转动，但是目前市场上的六角螺钉，其螺帽与内六角扳手容易打滑(金属件之间的摩擦力较小)，在拧动六角螺钉时非常不方便，所以具有一定的改进空间。且现有技术中的螺钉普遍是用简单的合金钢制成，在长期使用过程中耐磨性、耐腐蚀性往往不佳，造成较大的浪费。
技术实现思路
本专利技术目的是为了提供一种机械性能好，耐磨性、耐腐蚀性好的六角螺钉。本专利技术的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种六角螺钉，包括主体以及设置在主体一端的连接栓，所述主体另一端设置有连接孔，所述连接栓具有外螺纹结构，所述连接孔具有内螺纹结构，所述连接栓、连接孔均与主体在其延伸方向同轴设置，所述的六角螺钉由合金钢复合材料制成，所述的合金钢复合材料包括合金钢基体和激光熔覆在合金钢基体表面的陶瓷层。为了进一步增加六角螺钉的力学性能如强度、耐磨性等性能和抗腐蚀性，本专利技术六角螺钉进行表面改性强化，在合金钢基体 的表面通过激光扫描的方式涂覆有一层陶瓷层。采用激光熔覆的方法冷却速度快，非平衡凝固，组织细小，合金钢基体变形小，陶瓷涂层致密并与合金钢基体呈冶金结合的紧密结合状态，使得本专利技术的陶瓷层具有良好的力学性能和耐蚀性。而且六角螺钉内设有连接孔，连接孔具有内螺纹结构，不适合采用压力的方法或燃烧的方法进行陶瓷层的生成，而激光熔覆的方法不受零件形状的限制，只要调整激光束使之能够扫描到所需的部位即可进行熔覆。在上述的六角螺钉中，所述合金钢基体由以下成分(以质量百分比计)组成：C：0.30-0.50％，Si：0.25-0.45％，Mn：0.30-0.80％，Cr：0.5-0.80％，Ni：0.03-0.2％，Cu：0.03-0.06％，Mo：0.05-0.15％，Mg：0.15-0.55％，Ti：0.01-0.15％，W：0.2-0.5％，V：0.03-0.3％，RE：0.02-0.20％，P≤0.018％，S≤0.015％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。碳在钢中可与铁、铬形成稳定的(Cr，Fe)7C3型碳化物，也可与Fe、Mn形成碳化物，用以提高六角螺钉的强度和耐磨性，同时又保证了足够的塑性、韧性及其耐温性。虽然随着碳含量的增加，碳化合物的数量增加，尺寸加大，可缩小碳化合物间的间距，提高六角螺钉的耐磨性，但是碳含量不是越多越好。如果碳含量过高，六角螺钉的机械性能尤其是韧性显著变差，脆性增大，不利于螺钉在恶劣的工况下的使用；如果碳含量过低，六角螺钉的硬度和强度会降低，进而降低螺钉的耐磨性。铁与铬的亲和力比其他元素强，容易与碳结合成(Fe、Cr)3C型碳化物，且随铬含量的增加，不仅能改变六角螺钉中碳化物弥散分布形态，Cr23C6为主的粒状碳化物也会增加，使其弥散分布于奥氏基体上，有利于提高六角螺钉的硬度和强度，且Cr与Si还可以提高合金钢的回火稳定性，有利于充分消除淬火应力，并提高合金钢的抗高温性能和耐腐蚀性能。钼能细化晶粒，弥散强化，与铬、锰配合使 用可使三种元素的有益作用同时最大化地发挥出来，大幅度提高合金钢的强度和硬度，且固有蠕变强度受Mo、Mn与C原子对浓度的支配，其强化机理是这些原子对妨碍位错上升运动的结果。尽管添加镍会提高生产成本，但是适量提高镍和铜的含量不仅可以在保持良好的塑性和韧性同时提高合金钢的强度，还可以提高合金钢的耐腐蚀性能以及耐热性。钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，且Ti、V与Mn元素起协同作用，共同提高钢的强度和硬度，其原因在于Ti、V与Mn配合使用不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布析出颗粒，同时起到细晶强化和弥散强化的作用，还可以提高六角螺钉的强度、韧性以及抗腐蚀能力。本专利技术中的W形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性，加入适量的Mg和Si可形成强化相Mg2Si，提高强度和区服极限，同时可改善合金钢的结晶组织，Cr、W、Si可以提高钢的临界点，提高合金钢的热疲劳抗力。在本专利技术中加入适量的稀土，稀土在钢中的存在形式主要为稀土硫化物、稀土氧化物、稀土硫氧化物及固溶与稀土-铁金属间化合物，具有细化晶粒、加速结晶速度、改善结晶组织的作用。在上述的六角螺钉中，所述陶瓷层为SiC/Si3N4复合陶瓷，SiC/Si3N4复合陶瓷包括以下质量百分比含量的组分：1.5-3.5％C，25-28％N，2-5.5％Cu，4.5-6.5％Fe，3.8-5.2％Y，余量为Si。SiC和Si3N4均具有优良的耐磨性和机械强度，以及良好的热导率和热稳定性，熔点高，化学性质稳定，并且Si3N4具有优良的抗热震性能。SiC/Si3N4复合陶瓷由于超细的SiC颗粒弥散在Si3N4晶界或晶内，由弥散粒子SiC承受应力，产生微裂纹，阻止位错运动或产生钉扎作用而增韧Si3N4，使SiC/Si3N4复合陶瓷具有优良的韧性。同时，由于SiC与Si3N4的热膨胀系数存在差异，分布于Si3N4晶粒内的SiC颗粒与Si3N4之间在烧结后存在残余应 力，在材料受载时产生晶内破坏，造成穿晶断裂，从而提高材料强度。因此，SiC/Si3N4复合陶瓷具有良好的物化性能、高温性能和耐腐蚀性能，在高温下仍能保持较高断裂韧性和拉伸强度。并且，由于Cu和Fe的添加，降低了陶瓷层的显气孔率，增加了陶瓷层的体积密度，从而增加了其导热性，及其强度、韧性和抗冲击能力。在上述质量百分比范围内，随着Cu和Fe质量的增加，陶瓷层的显气孔率逐渐增加，体积密度逐渐增大，导热性也随之增加，并且具有较好的强度、韧性和抗冲击能力。因为部分Cu在高温作用下可以渗入到合金钢基体中，Fe与合金钢基体中的Si具有较好的结合力，所以Cu和Fe的添加使得陶瓷层与合金钢基体具有较大的界面结合力。加入的Fe和Si3N4形成Fe-Si3N4相，适量的Fe由于氮气中微量氧的存在首先氧化成为FeO而起催化作用，加速了Si的氮化反应。但是过多的Fe会与Si生成Fe3Si、Fe5Si3及FeS，而Fe3Si、Fe5Si3及FeSi在氮气的存在下均不能完全氮化生成Fe-Si3N4，从而阻碍Si的氮化，导致陶瓷层性能的下降。在SiC/Si3N4复合陶瓷烧结过程中，Si3N4溶解于Si与氮气中微量氧形成的SiO2与燃烧助剂生成的液相中，然后析出Si3N4相，SiC可以作为Si3N4析出时的形核剂，Si3N4以SiC颗粒为核生长，形成SiC分布于Si3N4柱状晶内的微观组织结构。当SiC较少时，SiC作为Si3N4析出、生长的形核，促进Si3N4柱状晶生长；当SiC进一步增加时，由于形核增加，Si3N4形成较细的均匀柱状晶，陶瓷层的强度和韧性大大增加；SiC含量再增加时，部分SiC将分布在晶界，阻止晶粒长大，细化组织结构，形成等轴晶，此时，陶瓷层的强度不再增强，韧性有所下降。因此，为了得到力学性能较好地陶瓷层，必须控制陶瓷层中SiC和Si3N4的比例，SiC和Si3N4的比例可通过控制陶瓷层中Si和C的百分含量和比例来控制，所以将Si和C的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六角螺钉，其特征在于，包括主体以及设置在主体一端的连接栓，所述主体另一端设置有连接孔，所述连接栓具有外螺纹结构，所述连接孔具有内螺纹结构，所述连接栓、连接孔均与主体在其延伸方向同轴设置，所述的六角螺钉由合金钢复合材料制成，所述的合金钢复合材料包括合金钢基体和激光熔覆在合金钢基体表面的陶瓷层。

【技术特征摘要】
1.一种六角螺钉，其特征在于，包括主体以及设置在主体一端的连接栓，所述主体另一端设置有连接孔，所述连接栓具有外螺纹结构，所述连接孔具有内螺纹结构，所述连接栓、连接孔均与主体在其延伸方向同轴设置，所述的六角螺钉由合金钢复合材料制成，所述的合金钢复合材料包括合金钢基体和激光熔覆在合金钢基体表面的陶瓷层。2.根据权利要求1所示的六角螺钉，其特征在于，所述合金钢基体由以下成分(以质量百分比计)组成：C：0.30-0.50％，Si：0.25-0.45％，Mn：0.30-0.80％，Cr：0.5-0.80％，Ni：0.03-0.2％，Cu：0.03-0.06％，Mo：0.05-0.15％，Mg：0.15-0.55％，Ti：0.01-0.15％，W：0.2-0.5％，V：0.03-0.3％，RE：0.02-0.20％，P≤0.018％，S≤0.015％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1所示的六角螺钉，其特征在于，所述陶瓷层为SiC/Si3N4复合陶瓷，所述SiC/...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建忠，
申请(专利权)人：宁波市鄞州海胜机械有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33