公开了一种可用于连接钢结构及可用作汽车部件和构件的螺栓，以及其制备方法。更具体地，提供一种能够通过适当地控制钢的微观结构使其达到高强度并同时具有优良的耐延迟断裂性能的钢螺栓。所述螺栓具有如下的组分：含有（ｉ）０．３５－０．５５ｗｔ％的碳、０．０５－２．０ｗｔ％的硅、０．１－０．８ｗｔ％的锰、０．００１－０．００４ｗｔ％的硼、０．３－１．５ｗｔ％的铬、不超过０．００５ｗｔ％的氧（Ｔ．Ｏ）、不超过０．０１５ｗｔ％的磷、不超过０．０１０ｗｔ％的硫，和余量的Ｆｅ及不可避免的杂质；并且还含有（ｉｉ）至少一种选自０．０５－０．５ｗｔ％的钒、０．０５－０．５ｗｔ％的铌、０．１－０．５ｗｔ％的镍、０．１－１．５ｗｔ％的钼和０．０１－０．１ｗｔ％的钛的元素，其中所述螺栓具有由铁素体和回火马氏体组成的内部组织，并且所述内部组织中铁素体的含量按面积分数计为３－１０％。本发明专利技术可提供一种无需加入大量的合金元素即能够同时获得优良的耐延迟断裂性能和高强度而且还不存在缺口韧性劣化的高强螺栓。而且，本发明专利技术可提供这样一种制备这种螺栓的方法，该方法简单而方便地进行，不需要复杂的热处理步骤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于连接钢结构及用作汽车部件和构件的螺栓，以及其制造方法。更具体地，本专利技术涉及如下的钢螺栓即通过适当地控 制钢的微结构，它能够达到高强度并且同时具有优良的耐延迟断裂性能。
技术介绍
最近，建筑和结构建造的发展趋势已经从钢筋混凝土结构转向具 有优良安全性的钢结构。在保证钢结构的安全方面应考虑的一个重要 因素是组件-组件连接技术。作为组件-组件连接方法的实例，可提及 焊接和螺栓连接。螺栓连接与焊接方法相比不需要复杂的技术，并且有利地可通过替换易损坏的焊接部件而提高钢结构的安全性。实现螺 栓的高强度有利于减少在组件-组件连接中使用的螺栓数量并增加螺 栓的夹紧力，这会因此缩短施工期并同时减少连接面积，从而增加连 接部件的安全性和坚固性。因此，为了构建更有效的钢结构，最近已 经进行了多项努力以获得用于连接钢结构的高强度螺栓。常规螺栓通过以下方式设计以保证螺栓强度把钢线材加工成螺 栓的形状，然后把成型的线材经过淬火过程从而获得所需的强度。考 虑到生产率，把钢线材加工成螺栓形状主要通过冷锻方法进行。因此， 用于螺栓加工的钢线材应具有适于冷锻的物理性质，即良好的冷镦性 质(CHQ)。因此，为了获得所需的CHQ最重要的是把线材的韧性降 低至适当的水平，这样就可以容易地进行线材的加工。为了制造这种具有良好CHQ的钢线材，应使线材的强度尽可能地 低。此外，线材经过拉丝处理进行定径，然后经过球化热处理以在加 工螺栓前进一步减小强度。所述球化热处理是指以下的热处理通过 以球化碳化物的形式沉淀碳进一步减小线材的强度，这是由于在线材 中碳固溶体会通过固溶强化增加线材的强度。如上文所述，球化热处 理之后把线材加工成螺栓形，并将其淬火热处理。然而，在如此淬火的螺栓内部形成的马氏体组织导致螺栓的韧性急剧退化。因此，为了 防止由于存在马氏体组织导致的螺松的韧性退化，把螺栓经过回火处 理。结果是，这样制备的螺栓在其内部将具有所谓的回火马氏体组织。 已知，加入一种合金元素，尤其是碳，对于具有回火马氏体组织 的钢材料的强化非常有效。然而，加入碳导致强度从钢的初期阶段(即线材)开始即增加，从而引起冷加工困难、产品的脆性转变温度(DBTT ) 急剧增加、并且对氢诱导的延迟断裂性能的抗性显著减小。另外，在 处理中加工硬化的增加对螺栓成形是不利的，从而产生对另外的软化 热处理的需求。另外，由于回火马氏体的固有性质，在其晶界中分布有Fe基沉淀， 并且板条马氏体的基体也对沉淀的分布敏感。这种回火马氏体纟皮应用 于螺栓等高应力(高强度)钢构件的时候，回火马氏体依赖于其使用 环境被暴露于高应力中。这种高应力有利于氢迁移并使大量的氢也积 聚在沉淀物中，因此产生易于出现延迟断裂的情况。结果是使回火马 氏体组织用于制造高强度构件的应用受到限制。如上文所述，螺栓强度和耐延迟断裂性能是互不相容的物理性质， 因此开发同时具有需要的强度和耐延迟断裂性能的螺栓是很重要的。 同时具有高强度和优良的耐延迟断裂性能的螺栓的开发预期会提供如 下的多种优点。在钢结构方面，螺栓连接与焊接连接相比不需要复杂 的技术。而且，就替换易损坏的焊接部件而论，螺栓连接提供以下优 点由螺栓对组件固定可增强夹紧力，并由于连接部件面积减少增加 钢结构的安全性；由于减少组件连接中所用螺栓数量而减少所用钢材 料量，并缩短施工期；在汽车的部件和构件方面促进减轻部件的重量； 以及，由于减轻部件重量的可行性而能够实现汽车装配设备的多样化 设计和紧凑度。提高耐延迟断裂性能的常规技术可以包括l)抑制钢材料的腐蚀， 2)使氢在钢材料中的渗透最小化，3)降低可导致延迟断裂的扩散氲 的浓度，4)使用具有高临界扩散氢含量的钢材料，5)使拉伸应力最 小化，6)减少应力集中，7)缩小奥氏体晶界大小等等。为达此目的， 已进行高度合金化，或者已经主要使用防止外部氢渗入的表面涂镀或 电镀方法。另外，还有方法通过在钢材料中加入特定元素形成能够俘 获扩散氢或控制钢微结构的沉淀，而使引起所述奥氏体晶界脆化的磷 (P)和硫(s)的含量最小化。作为一项为提高耐延迟断裂性能而开发的技术，公布号2003-321743的日本专利>^开文本7>开了 一种用于生产具有优良耐延 迟断裂性能的高强螺栓的方法。根据该专利，所述高强螺栓具有如下 组成的回火马氏体单相组织不超过0,35wtn/。的碳(C)、不超过0.50 wt。/。的硅(Si )、 0.1-2.0 wt。/。的锰(Mn )和0.05-0.6 wt。/o的钼(Mo )， 此外还有一种或多种选自不超过0.08 wt。/o的铌(Nb )、不超过0.15 wt% 的钒(V)和不超过1.5 wt。/o的鵠(W)的金属， 一种或多种选自铜(Cu )、 镍(Ni)、铬(Cr)和硼(B)的金属，余量的Fe及不可避免的杂质， 其中满足0.5 S (C/12)/{(Ti/48)+(Mo/96)+(Nb/93)+(V/51)+(W/192)} 。然 而，该日本专利的缺点是为了获得耐延迟断裂性能加入了大量的昂贵 的合金元素并且回火温度高，从而使其在实际生产中的应用存在困难。另外，公布号平7-173531的日本专利公开文本公开了一种用于生 产贝氏体+马氏体双相钢的方法，该方法是通过使组成为0.05-0.3 wt% 的碳(C)、 0.05-2.0 wt。/o的硅(Si)、 0.3-5.0 wt。/o的锰(Mn)、 1.0-3.0 wt% 的铬(Cr)、 0.01-0.5 wt。/o的铌(Nb)和0.01-0.06 wt。/。的铝(Al)的钢热成 形，并且以临界冷却速率或更高的速率连续地冷却所述钢，以4吏先共析 铁素体不会沉淀。然而，由于大量的热处理步骤，该方法在实际生产中 的应用也存在困难。此外，公布号2000-0033852的韩国专利乂>开文本7>开了 一种用于 制备高强螺栓的方法，所述螺栓以铁素体和回火马氏体双相钢为基础 组织并且包含(i) 0.4-0.6 wt。/o的碳、2.0-4.0 wt。/o的硅、0.2-0.8 wtVo的 锰；0.25-0.8 wt。/。的铬、不超过0.01 wt。/。的磷、不超过0.01 wt。/o的硫、 0.005-0.01 wt。/。的氮和不超过0.005 wt。/o的氧；和任选地(ii)至少一种 选自以下的元素0.05-0.2 wt。/。的钒、0.05-0.2 wt。/o的铌、0.3-2.0 wt。/o的 镍、0.001-0.003 wt^/o的硼、0.01-0.5 wt。/o的钼、钛、铜和钴。然而，由 于低淬火温度导致在螺栓中存在残留的球化碳化物，该韩国专利存在有 关于缺口韧性劣化的问题。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术是针对上述问题而作出的，且本专利技术的一个目的是提供一种无需加入大量的合金元素即可既具有优良的耐延迟断裂性又 具有高强度、而且还不存在缺口韧性劣化现象的高强螺栓。本专利技术的另一个目的是提供这样一种制备上述螺栓的方法，该方 法可简单而方便地进行，不需要复杂的热处理步骤。技术方案根据本专利技术的一个方面，上述和其他目的可以通过提供一种含有如下组分的高强螺栓实现含有(i) 0.35-0.55 wt。/。的碳、0.05-2.0 wt% 的珪本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有优良的耐延迟断裂性能的高强螺栓，含有： （ｉ）０．３５－０．５５ｗｔ％的碳、０．０５－２．０ｗｔ％的硅、０．１－０．８ｗｔ％的锰、０．００１－０．００４ｗｔ％的硼、０．３－１．５ｗｔ％的铬、不超过０．００５ｗｔ％的氧（Ｔ．Ｏ）、不超过０．０１５ｗｔ％的磷、不超过０．０１０ｗｔ％的硫，和余量的Ｆｅ及不可避免的杂质；并且 还含有： （ｉｉ）至少一种选自以下的元素：０．０５－０．５ｗｔ％的钒、０．０５－０．５ｗｔ％的铌、０．１－０．５ｗｔ％的镍、０．１－１．５ｗｔ％的钼和０．０１－０．１ｗｔ％的钛， 其中所述螺栓具有按面积分数计由３－１０％的铁素体和９０－９７％的回火马氏体组成的内部组织。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李相润，李德洛，崔相佑，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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