一种高韧性合金螺栓及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性合金螺栓，具体涉及螺栓加工技术领域，包括如下元素：碳、硅、镍、铬、钒、铝、钼、钛、铜、锆、铒、铅、硫、磷，余量为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术中镍、铜、铝和锆的添加能够提高合金螺栓的韧性，铒作为稀土元素具有净化作用以及弥散分布作用，但是铒在合金钢中容易与铝形成在晶界富集的粗大的A13Er，使得合金螺栓的强度和韧性降低，而锆的添加能够减少Er在晶界富集的倾向性，在合金钢中形成尺寸细小、分布更加弥散的Al3(ZrEr)，Al3(ZrEr)是合金钢中的强化相，使得合金螺栓的韧性更好，铒能够改善由于添加铅元素造成的开裂、断条现象，提高合金螺栓的加工性能。提高合金螺栓的加工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性合金螺栓及其制备方法


[0001]本专利技术涉及螺栓加工
，更具体地说，本专利技术涉及一种高韧性合金螺栓及其制备方法。

技术介绍

[0002]螺栓是一种机械零件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。而法兰螺栓是螺栓中的一种，法兰螺栓由六角头和法兰盘(六角下面的垫片和六角固定一体的)和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一体的螺栓。
[0003]而钢是所有金属中用途最广泛的一种材料，在航空、核能、舰船、石化等工业领域广泛应用，近年来向交通运输(汽车、火车)、厨房用具、家用电器、建筑装饰等民用领域发展。因此，钢材的性能与人们的生活安全密切相关。而螺栓大多采用铝合金和钢件制作而成。
[0004]近些年，随着螺栓工艺不断的改进，螺栓的性能也在跟进需求不断的发生改变，现代工业对螺栓的要求越来越高，目前传统钢结构的螺栓组件韧性不足，在使用过程中容易发生断裂现象，造成安全事故的发生以及经济的损失。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高韧性合金螺栓及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高韧性合金螺栓，包括按重量百分数计的如下元素：碳0.02
‑
0.08％、硅0.05—0.15％、镍0.5—1.5％、铬0.2—0.6％、钒0.05—0.10％、铝0.25—0.65％、钼0.1_0.3％、钛0.2—0.6％、铜0.3—0.8％、锆0.3—0.6％、铒0.5
‑
1％、铅0.08
‑
0.15％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0007]在一种优选的实施方式中，包括按重量百分数计的如下元素：碳0.04
‑
0.06％、硅0.08—0.12％、镍0.8
‑
1.2％、铬0.3—0.5％、钒0.06
‑
0.09％、铝0.35
‑
0.55％、钼0.150.25％、钛0.3
‑
0.5％、铜0.50.6％、锆0.4
‑
0.5％、铒0.7
‑
0.8％、铅0.1
‑
0.12％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0008]在一种优选的实施方式中，包括按重量百分数计的如下元素：碳0.05％、硅0.1％、镍1％、铬0.4％、钒0.08％、铝0.45％、钼0.2％、钛0.4％、铜0.55％、锆0.45％、铒0.75％、铅0.11％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0009]在一种优选的实施方式中，所述不可避免的杂质的含量低于0.005％，所述磷和硫的含量不为零。
[0010]本专利技术还提供一种高韧性合金螺栓的制备方法，具体制备步骤如下：
[0011]步骤一：将称取的合金钢和纯铁导入冶炼炉中进行初步冶炼，初步冶炼完成后将钢液在惰性气体保护下导入精炼炉中，加入碳、硅、硫和磷后升温至1300—1350℃处理10
‑
20min后进行脱氧脱硫处理，然后将称取的镍、铬、钒、铝、钼、钛、铜、锆、铒和铅加入到精炼炉中在1400—1500℃条件下熔融混合精炼得到混合钢液；
[0012]步骤二：对步骤一中的混合钢液进行取样分析各元素的含量，根据分析结果调整各元素含量在上述范围内；
[0013]步骤三：将步骤二中调整后的混合钢液注入到模具中进行真空脱气铸造，铸造完成后得到螺栓粗坯，对得到的螺栓粗坯进行连轧处理；
[0014]步骤四：连轧完成后利用热墩机将螺栓粗坯制成螺栓坯料，通过搓丝机搓丝形成带有螺纹得到预制螺栓；
[0015]步骤五：对步骤四得到的预制螺栓进行热处理，热处理完成后进行盐浴处理；
[0016]步骤六：将盐浴处理完成的预制螺栓放入均质炉中进行均质化处理，然后再经过时效处理后得到高韧性合金螺栓。
[0017]在一种优选的实施方式中，所述步骤一中初步冶炼处理时温度为1200
‑
1260℃，升温至1300—1350℃时升温速率为7
‑
9℃/min。
[0018]在一种优选的实施方式中，所述步骤三中铸造步骤为连铸或模铸，所述铸造时在锻打模具的模膛内壁上覆盖薄层粉煤灰，所述步骤三中连轧处理时用短应力线连轧机组将螺栓粗坯轧制成螺栓件，轧制温度350
‑
400℃，轧制速度0.5—2.5m/s，连轧加热采用梯度加热，螺栓粗坯先入轧机端的加热温度比尾端加热温度高15—25℃。
[0019]在一种优选的实施方式中，所述步骤五中热处理时将预制螺栓放入800—850℃下处理2
‑
5min，然后放在880
‑
920℃下处理1
‑
3min，取出后放在冷却水中冷却至420
‑
480℃，取出后放入氯化钠、硝酸钠、硫酸钾的水溶液中，冷却至室温。
[0020]在一种优选的实施方式中，所述步骤五中盐浴处理时盐浴炉中的盐液包括40—80g/L的碳酸锂、150
‑
180g/L的硫酸钾、30
‑
60g/L的碳化硅、40
‑
60g/L硫酸钾和180—250g/L的氯化钠混合溶液，并在混合溶液中添加盐酸浸湿过的铬铁粉中，在710—720℃下处理3—5h。
[0021]在一种优选的实施方式中，所述步骤六中均质化处理时温度为650—720℃，均质化处理的时间为3—5h，所述时效处理的温度为320—350℃，处理时间为18—24h，时效处理后进行空冷至室温。
[0022]本专利技术的技术效果和优点：
[0023]1、采用本专利技术的原料配方所制备出的高韧性合金螺栓，添加有镍、钒、铝、钼、钛、铜、锆、铒和铅，钒和钼具有细化晶粒的作用，使得合金螺栓的机械性能更好，而镍、铜、铝和锆的添加能够提高合金螺栓的韧性，铒作为稀土元素具有净化作用以及弥散分布作用，但是铒在合金钢中容易与铝形成在晶界富集的粗大的Al3Er，使得合金螺栓的强度和韧性降低，而锆的添加能够减少Er在晶界富集的倾向性，在合金钢中形成尺寸细小、分布更加弥散的Al3(ZrEr)，Al3(ZrEr)是合金钢中的强化相，使得合金螺栓的韧性更好，铅不仅可以改善合金螺栓的可压缩性，而且可以填充粉末颗粒间的空隙，所以铅提高合金钢管的耐摩擦性能，铒能够改善由于添加铅元素造成的开裂、断条现象，提高合金螺栓的加工性能；
[0024]2、本专利技术通过对螺栓粗坯进行连轧、热处理、盐浴处理、均质化处理和时效处理，
使得合金螺栓的机械性能更好，使用寿命更长，减小安全事故的发生，并且通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧性合金螺栓，其特征在于：包括按重量百分数计的如下元素：碳0.02
‑
0.08％、硅0.05
‑
0.15％、镍0.51.5％、铬0.2
‑
0.6％、钒0.050.10％、铝0.25
‑
0.65％、钼0.1
‑
0.3％、钛0.2
‑
0.6％、铜0.30.8％、锆0.3
‑
0.6％、铒0.5
‑
1％、铅0.08—0.15％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种高韧性合金螺栓，其特征在于：包括按重量百分数计的如下元素：碳0.04
‑
0.06％、硅0.08
‑
0.12％、镍0.8—1.2％、铬0.3
‑
0.5％、钒0.06
‑
0.09％、铝0.35
‑
0.55％、钼0.15
‑
0.25％、钛0.3
‑
0.5％、铜0.5
‑
0.6％、锆0.4—0.5％、铒0.7
‑
0.8％、铅0.1
‑
0.12％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种高韧性合金螺栓，其特征在于：包括按重量百分数计的如下元素：碳0.05％、硅0.1％、镍1％、铬0.4％、钒0.08％、铝0.45％、钼0.2％、钛0.4％、铜0.55％、锆0.45％、铒0.75％、铅0.11％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。4.根据权利要求l所述的一种高韧性合金螺栓，其特征在于：所述不可避免的杂质的含量低于0.005％，所述磷和硫的含量不为零。5.一种高韧性合金螺栓的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：步骤一：将称取的合金钢和纯铁导入冶炼炉中进行初步冶炼，初步冶炼完成后将钢液在惰性气体保护下导入精炼炉中，加入碳、硅、硫和磷后升温至13001350℃处理10
‑
20min后进行脱氧脱硫处理，然后将称取的镍、铬、钒、铝、钼、钛、铜、锆、铒和铅加入到精炼炉中在1400—1500℃条件下熔融混合精炼得到混合钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红坚，
申请(专利权)人：建湖双力机械有限公司，
类型：发明
国别省市：