一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法，属于紧固件材料技术领域。本发明专利技术提供的10.9级螺栓用钢按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。0.01～0.04％和余量Fe。0.01～0.04％和余量Fe。

【技术实现步骤摘要】
一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法


[0001]本专利技术涉及紧固件材料
，尤其涉及一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法。

技术介绍

[0002]随着各种建筑、桥梁工程等逐渐大型化、大跨距化和所用钢材的强度水平不断提高，作为连接件的螺栓类零件的工作应力水平明显提高，工作条件也更加恶劣，从而对螺栓的强度及服役性能水平等提出了越来越高的要求。螺栓强度水平的提高可带来承载效率的提高，但面临着抗氢致延迟断裂性提降低的风险，特别是当强度水平超过约1000～1200MPa时，抗延迟断裂现象将可能会显著降低。
[0003]现有抗延迟断裂螺栓用钢通常采用中低碳复合合金化手段，即采用Cr
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Mo体系，同时一定程度添加V(≤0.5％)、Nb(≤0.1％)、Ti(≤0.1％)，根据螺栓的服役条件，还添加一定量的Cu、Ni，如“一种抗延迟断裂1040MPa级耐候螺栓”(申请公布号CN201711215120.3)、“一种抗延迟断裂的高强度螺栓合金材料及螺栓的制造方法”(申请公布号CN201510461011.4)等；同时为满足强度及延迟断裂性能，不同螺栓还添加大量Mo以提高综合性能，如“耐延迟断裂特性优良的高强度螺栓及其制造方法”(申请公布号CN200610105980.7)、“酸洗性和淬火回火后的抗延迟断裂性优异的螺栓用线材及螺栓”(申请公布号CN201680017865.60)等，其成本较高。部分螺栓用钢不添加Nb、V等，其抗延迟断裂性能不足，如“耐延迟断裂和冷加工性能优良的高强度螺栓钢”(申请公布号CN2004100744100.7)等。
[0004]因此，亟需提供一种螺栓用钢，使其在低成本条件下仍兼具优良抗延迟断裂性和力学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法，本专利技术提供的10.9级螺栓用钢成本低，经济性好，且兼具优良的抗氢致延迟断裂性和力学性能。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。
[0008]优选地，所述的10.9级螺栓用钢按质量百分比计，化学成分包括：C：0.22～0.33％，Si：0.16～0.38％，Mn：0.55～0.85％，P：≤0.009％，S：≤0.002％，Cr：0.65～
0.70％，Mo：0.15～0.20％，Nb：0.015～0.045％，V：0.015～0.09％，Ti：0.015～0.018％，Al：0.015～0.025％，B：0.002～0.003％，Ca：0.003～0.004％，RE：0.015～0.035％和余量Fe。
[0009]优选地，所述Nb、V和Ti的质量百分比之和为0.03～0.08％。
[0010]优选地，所述RE的质量百分比为0.02～0.03％。
[0011]本专利技术还提供了一种10.9级螺栓的制备方法，包括如下步骤：
[0012](1)将上述技术方案所述的10.9级螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯；
[0013](2)将所述步骤(1)得到的螺栓钢坯依次进行热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓；
[0014](3)将所述步骤(2)得到的成形螺栓进行调质热处理，得到10.9级螺栓。
[0015]优选地，所述步骤(2)热镦的温度为950～1000℃。
[0016]优选地，所述步骤(3)中的调质热处理包括依次进行的淬火和回火；所述淬火的保温温度为850～880℃，所述淬火的保温时间为0.5～1.5h。
[0017]优选地，所述淬火的冷却方式为水冷至室温。
[0018]优选地，所述回火的保温温度为530～580℃，所述回火的保温时间为30～50min。
[0019]优选地，所述回火的冷却方式为空冷至室温。
[0020]本专利技术提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。本专利技术提供的10.9级螺栓用钢中无需添加Cu、Ni这两种合金化元素，同时Cr、V、B、Mo和Ti的含量也相对较低，因而具有更低的合金化程度，能够有效降低成本；同时本专利技术通过在较低C含量下，还添加并调整了Si、Mn和Nb元素的含量，能够保证螺栓用钢在满足10.9级螺栓性能条件下，具有较高的抗氢致延迟断裂性能，同时添加0.01～0.04％的RE，改善了螺栓用钢的冶金质量，使螺栓用钢中的夹杂物水平降低，抗延迟断裂性能显著提高。实施例的结果表明，本专利技术提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓的室温抗拉强度为1086～1148MPa；非比例延伸强度为1006～1071MPa；断后伸长率为12.5～14％；断面收缩率为58～67％；
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20℃温度下KV2冲击吸收功为98～137J；芯部硬度为34.5～37.5HRC；缺口恒载荷临界断裂应力比n为0.80～0.83；A硫化物类细系、D球状氧化物细系和D球状氧化物粗系夹杂物为0.5级，B氧化铝类细系夹杂物为0～1级，B氧化铝类粗系夹杂物为0～1级，不含有A硫化物类粗系、C硅酸盐类细系、C硅酸盐类粗系和DS单颗粒球状类夹杂物。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1～6和对比例1～6恒载荷缺口拉伸试样的示意图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～
0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。2.如权利要求1所述的10.9级螺栓用钢，其特征在于，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.22～0.33％，Si：0.16～0.38％，Mn：0.55～0.85％，P：≤0.009％，S：≤0.002％，Cr：0.65～0.70％，Mo：0.15～0.20％，Nb：0.015～0.045％，V：0.015～0.09％，Ti：0.015～0.018％，Al：0.015～0.025％，B：0.002～0.003％，Ca：0.003～0.004％，RE：0.015～0.035％和余量Fe。3.如权利要求1或2所述的10.9级螺栓用钢，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青峰，谯明亮，张欢欢，顾晓勇，王攀峰，肖丙政，文辉，邓伟，豆月圆，韩伏，汪泉高，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：