一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法，紧固件材料成分按照质量百分比计算，包括：C：0.1%

【技术实现步骤摘要】
一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及紧固件领域，具体涉及一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法。
[0002]
技术介绍

[0003]紧固件是使用极为广泛的一种产品。在紧固件加工时，需要对待加工紧固件进行夹持定位，以便于车床对待加工紧固件进行可靠加工，以形成质量符合要求的紧固件成品。随着我国科学技术的飞速发展，装备制造业水平不断提高，石油石化、航空航天和造船等行业呈集群化发展，为了满足轻量化和耐腐蚀的需求，采用更高强度的不锈钢紧固件替代合金钢和碳钢紧固件是当今和未来发展的方向，不锈钢紧固件通常采用调质处理提高其强度、塑性和韧性等机械性能，目前的调质处理工艺制得的产品硬度、强度不足，而且报废率较高。
[0004]此外，目前市场上最常用的紧固件不锈钢材料为304型号的奥氏体型不锈钢，304不锈钢内含有较多的铬，所以不容易生锈，但是在靠海附近的盐碱环境中使用时，高氯的条件下304不锈钢的表面会产生点蚀，即小范围的局部腐蚀，且其扩散范围超出了铬的防护范围，此外，304不锈钢的强度偏低，如果增强则又会出现韧性降低，现有的技术无法使其兼具高强度和高韧性的优点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种耐热、耐腐蚀、高强度且高韧性的紧固件材料及其制备方法。
[0006]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：本专利技术第一个目的是提供一种耐热高强度紧固件材料，成分按照质量百分比计算，包括：C：0.1%
‑
0.12%，Si：0.55%
‑
0.75%，Mn：1.3%
‑
1.8%，Ta：0.8%
‑
1.4%，Cr：14.4%
‑
17.8%，Ni：8.3%
‑
11.2%，Y：0.006%
‑
0.012%，B：0.004%
‑
0.008%，S≤0.03%，P≤0.045%，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0007]优选地，所述耐热高强度紧固件材料的制备原料包括生铁、高纯碳粉、高纯金属硅、高纯铬粉、高纯镍粉、六硼化钇和二硒化钽。
[0008]更优选地，所述生铁的含铁量为92.2%
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96.8%，含碳量为2.2%
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4.5%。
[0009]本专利技术第二个目的是提供一种耐热高强度紧固件材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将生铁从转炉的炉顶内加入，通过不断地升温，直至全部熔融后，再依次加入原料高纯铬粉、高纯镍粉、六硼化钇，搅拌得到钢液；（2）向转炉内小幅度地吹氧，并且不断地旋转转炉，以除去多余的碳，得到低碳钢液；
（3）依次向低碳钢液内投入脱硫剂，不断旋转转炉，控制硫含量低于0.03%，之后再投入脱磷剂，继续不断旋转转炉，控制磷含量低于0.045%，即脱硫脱磷钢液；（4）向脱硫脱磷钢液内投入脱氧铝粉，从而脱除钢液中的氧，得到脱氧钢液；（5）向脱氧钢液内加入高纯碳粉，调节控制碳元素至所需的含量，之后再加入二硒化钽，混合均匀后，得到预处理钢液；（6）在惰性气体的保护下，将预处理钢液转移至预热后的钢包精炼炉内，底部吹氩，通过仪器检测钢液的具体成分含量，然后再微调加入不足的成分，以使各成分保持在所需的范围内，得到精炼钢液；（7）将精炼钢液在模具内完成浇铸成锭，然后经过轧制形成粗钢材料；（8）将粗钢材料依次进行退火、淬火和回火处理，得到所需的耐热高强度紧固件材料。
[0010]优选地，第（1）步中，所述熔融温度为1535
‑
1585℃，熔融时间为30
‑
60min；加入原料后，升温至1625
‑
1650℃，保温搅拌10
‑
30min。
[0011]优选地，第（1）步中，六硼化钇的粒径是200
‑
800nm，最优为300
‑
500nm。
[0012]优选地，第（2）步中，吹氧除碳至碳含量低于0.05%为止。
[0013]优选地，第（3）步中，脱硫剂为钙基脱硫剂或镁基脱硫剂，脱磷剂为石灰系脱磷剂。
[0014]优选地，第（4）步中，脱除钢液中的氧至钢液中的氧含量低于0.01%即可。
[0015]优选地，第（5）步中，二硒化钽粉末的粒径为10
‑
30μm。
[0016]优选地，第（6）步中，通过微调加入不足的成分的同时也同步进行了合金化处理。
[0017]优选地，第（7）步中，精炼钢液在钢包内静置1
‑
2min后再进行浇铸，浇铸温度为1550
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1580℃，浇铸完毕后及时拆卸浇铸件。
[0018]优选地，第（7）步中，轧制是先以1.6
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2m/s的速度轧制3
‑
5道次，单道次的压下率为10
‑
15%，累计的压下率为40
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50%。
[0019]优选地，第（8）步中，所述退火的步骤为：将粗钢材料置于炉内以45
‑
50℃/min的速度升温至980
‑
1060℃，保温处理20
‑
30min，然后以25
‑
30℃/min的速度降温至400
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450℃，之后随炉自然冷却至室温。
[0020]优选地，第（8）步中，所述淬火的步骤为：粗钢材料经过退火后，再次置于炉内以25
‑
30℃/min的速度升温至780
‑
840℃，保温处理30
‑
50min，然后使用水冷的方式冷却至室温。
[0021]优选地，第（8）步中，所述回火包括依次进行的高温回火和低温回火，高温回火为：粗钢材料经过淬火后，再次置于炉内以20
‑
30℃/min的速度升温至500
‑
550℃，保温处理1
‑
2h，然后随炉自然降至室温；低温回火为：待高温回火降至室温后，再次以10
‑
20℃/min的速度升温至200
‑
250℃，保温处理2
‑
4h，然后随炉自然降至室温。
[0022]本专利技术的有益效果为：1、本专利技术所制备的紧固件材料是在现有耐高温的304不锈钢成分的基础上，进行了一定的调节得到，调节制备的紧固件材料不仅耐腐蚀性更强，能够应付海边高氯的环境，而且还提升了强度和韧性，使强度和韧性保持较高且平衡的水平。
[0023]2、在本专利技术对钢材的处理过程中，使用六硼化钇替代了传统的以硼铁的方式引入硼元素，六硼化钇需要控制粒径为纳米级，最佳为300
‑
500nm，由于作为不熔物加入至钢液
内，粒径过大会引起在钢材内分布不均匀而影响其性能，粒径过小融化温度也会相应降低，过低的融化温度会熔于钢液内，使无法取得相应的效果。
[0024]3、六硼化钇作为添加剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热高强度紧固件材料，其特征在于，成分按照质量百分比计算，包括：C：0.1%
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0.12%，Si：0.55%
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0.75%，Mn：1.3%
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1.8%，Ta：0.8%
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1.4%，Cr：14.4%
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17.8%，Ni：8.3%
‑
11.2%，Y：0.006%
‑
0.012%，B：0.004%
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0.008%，S≤0.03%，P≤0.045%，余量为Fe以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种耐热高强度紧固件材料，其特征在于，所述耐热高强度紧固件材料的制备原料包括生铁、高纯碳粉、高纯金属硅、高纯铬粉、高纯镍粉、六硼化钇和二硒化钽；其中，所述生铁的含铁量为92.2%
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96.8%，含碳量为2.2%
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4.5%。3.一种权利要求1所述的耐热高强度紧固件材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将生铁从转炉的炉顶内加入，通过不断地升温，直至全部熔融后，再依次加入原料高纯铬粉、高纯镍粉、六硼化钇，搅拌得到钢液；（2）向转炉内小幅度地吹氧，并且不断地旋转转炉，以除去多余的碳，得到低碳钢液；（3）依次向低碳钢液内投入脱硫剂，不断旋转转炉，控制硫含量低于0.03%，之后再投入脱磷剂，继续不断旋转转炉，控制磷含量低于0.045%，即脱硫脱磷钢液；（4）向脱硫脱磷钢液内投入脱氧铝粉，从而脱除钢液中的氧，得到脱氧钢液；（5）向脱氧钢液内加入高纯碳粉，调节控制碳元素至所需的含量，之后再加入二硒化钽，混合均匀后，得到预处理钢液；（6）在惰性气体的保护下，将预处理钢液转移至预热后的钢包精炼炉内，底部吹氩，通过仪器检测钢液的具体成分含量，然后再微调加入不足的成分，以使各成分保持在所需的范围内，得到精炼钢液；（7）将精炼钢液在模具内完成浇铸成锭，然后经过轧制形成粗钢材料；（8）将粗钢材料依次进行退火、淬火和回火处理，得到所需的耐热高强度紧固件材料。4.根据权利要求3所述的一种耐热高强度紧固件材料的制备方法，其特征在于，第（1）步中，所述熔融温度为1535
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1585℃，熔融时间为30
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60min；加入原料后，升温至1625
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1650℃，保温搅拌10
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30min。5.根据权利要求3所述的一种耐热高强度紧固件材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志峰，
申请(专利权)人：宁波晴力紧固件有限公司，
类型：发明
国别省市：