一种高淬透性结构钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高淬透性结构钢，其除

【技术实现步骤摘要】
一种高淬透性结构钢及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种金属材料及其制造方法，尤其涉及一种高淬透性钢材及其制造方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着汽车
、
机械
、
建筑
、
轻工等行业的飞速发展，各类紧固件也开始广泛应用于各种场景之中
。
其中，采用紧固件连接具有简单便捷
、
可以多次拆卸重新装配
、
标准化程度高
、
成本低等诸多优点，在各种机械设备
、
车辆船舶
、
飞机卫星
、
铁路桥梁
、
建筑结构
、
工具器械
、
仪器仪表和生活用品等方面，都使用了各种各样
、
数量可观的紧固件
。
[0003]“紧固件”是将两个或两个以上的零件
(
或构件
)
紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称
。
目前，紧固件主要用于汽车工业
、
电子工业和建筑及维修工业中
。
其中，在汽车工业上所采用的高强度紧固件共有四个性能等级，分别是
8.8、9.8、10.9
和
12.9
级，高强度
(8.8
级以上
)
螺栓紧固件需要承受较大的载荷，且受力状态非常复杂，所以这类螺栓多采用中碳或中碳合金钢制造，且本领域技术人员通常经过调质处理
(
淬火后再经高温回火
)
，以此来保证产品获得足够的强度和屈强比
。
此外，在汽车
、
机械
、
和建筑及维修行业中，还大量地使用着销
、
连杆
、
轴类零部件，其多采用高强度钢进行加工，此类部件同样要求具有很高的强度，以减小零件尺寸
、
提高连接强度
。
[0004]一般而言，将紧固件
、
销
、
连杆
、
轴类等零件强度提高
100MPa
，重量约可减轻
10
％，其有利于降低钢材使用量
。
同时，提高钢材强度后，还可减小零件尺寸，有利于降低整体结构重量
。
因此，无论是在汽车行业
、
机械行业
、
建筑和维修行业，还是在电子行业中，均希望提高这些零件钢材的强度，以满足具体的应用要求
。
[0005]此外，紧固件
、
销
、
连杆
、
轴类等零件往往会遭受交变载荷，其使用环境十分苛刻，在发生异常断裂时极易导致重大事故或造成重大经济损失
。
例如，在使用过程中，紧固件与大气
、
水
、
腐蚀性液体接触时极易发生锈蚀导致渗氢，其有可能会发生不可预测的延迟破坏性断裂，导致结构坍塌，特别是当钢强度提高后，这类失效更容易发生
。
[0006]因此，为满足这些紧固件的长期安全使用需求，在实际设计紧固件材料时，除对强度有较高需求外，市场对于此类高强钢的综合力学性能
、
耐疲劳性能以及可靠性也均提出了极高的要求
。
[0007]在当前现有技术中，目前大量使用的紧固件
、
销
、
连杆
、
轴类材料强度大多都低于
1200MPa
，如汽车
、
建筑行业通用最高强度紧固件为
12.9
级，其耐久性
、
耐疲劳性能往往成为更高强度材料应用的障碍
。
另外，由于风电
、
船舶
、
工程机械等领域使用螺栓尺寸规格较大，在设计时还需要提高合金的淬透性，以确保材料能够满足
60mm
以上大规格高强度零件加工要求
。
[0008]由此，为了满足上述需求，当前急需开发出一种具有更高强度
、
更高塑韧性
、
更高淬透性和更优耐疲劳性的结构钢，以便于满足大规格高强度零件加工要求
。
[0009]当前，已有部分国内外研究人员针对这一需求进行了深入研究，并取得了一定的
研究成果：
[0010]例如：公开号为
CN110468340A
，公开日为
2019
年
11
月
19
日，名称为“一种
14.9
级高强度紧固件用钢盘条及其制备方法”的中国专利文献，公开了一种
14.9
级高强度紧固件用钢盘条及其制备方法，其在化学成分设计时，控制
C
含量的范围为
0.44
‑
0.48
％，同时添加了
V、Nb、Ti
等多种合金元素，其中
Ti
含量控制范围为
0.03
‑
0.06
％
。
该技术方案所设计的钢材具有较高的碳含量
、
合金添加量多，其实际生产困难度比较大
。
[0011]又例如：公开号为
CN110791715A
，公开日为
2020
年2月
14
日，名称为“一种含铌钛耐大气腐蚀
14.9
级高强度螺栓用钢及其生产方法”的中国专利文献，公开了一种含铌钛耐大气腐蚀
14.9
级高强度螺栓用钢的生产方法，其化学成分为
C
：
0.45
％～
0.50
％
、Si≤0.10
％
、Mn
：
0.40
％～
0.70
％
、Cr
：
1.20
％～
1.50
％
、Mo
：
0.80
～
1.00
％
、V
：
0.20
％～
0.40
％
、Nb
：
0.02
％～
0.07
％
、Ti
：
0.030
‑
0.050、Ni
：
0.20
％～
0.30
％
、Cu
：
0.15
％～
0.35
％
、Alt
：
0.015
％～
0.040
％等，热处理后力学性能
Rm≥1400MPa
，屈强比
RP0.2/Rm≥0.9。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高淬透性结构钢，其含有
Fe
和不可避免的杂质，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
C
：
0.40
‑
0.50
％；
Si
：
0.25
‑
0.45
％；
Mn
：
0.80
‑
1.20
％；
Cr
：
0.90
‑
1.20
％；
Mo
：
0.85
‑
1.15
％；
Ni
：
1.20
‑
2.50
％；
V
：
0.02
‑
0.08
％；
Ti
：
0.006
‑
0.012
％；
Al
：
0.055
‑
0.090
％；
N
：
0.0055
‑
0.0150
％；
B
：
0.0010
‑
0.0020
％；所述高淬透性结构钢不含有
Nb。2.
如权利要求1所述的高淬透性结构钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：
C
：
0.40
‑
0.50
％；
Si
：
0.25
‑
0.45
％；
Mn
：
0.80
‑
1.20
％；
Cr
：
0.90
‑
1.20
％；
Mo
：
0.85
‑
1.15
％；
Ni
：
1.20
‑
2.50
％；
V
：
0.02
‑
0.08
％；
Ti
：
0.006
‑
0.012
％；
Al
：
0.055
‑
0.090
％；
N
：
0.0055
‑
0.0150
％；
B
：
0.0010
‑
0.0020
％；余量为
Fe
和不可避免的杂质
。3.
如权利要求1或2所述的高淬透性结构钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：
P≤0.010
％；
S≤0.010
％；
O≤0.0010
％，
H≤0.0002
％
。4.
如权利要求1或2所述的高淬透性结构钢，其特征在于，其还满足下述各式的至少其中一项：
1.2
×
Si+4
×
Mn+Ni≥4.8
，
1000
×
(N
‑
Ti/3.4)≥3
；其中
Si、Mn、Ni、N
和
Ti
代入各元素质量百分含量百分号前的数值
。5.
如权利要求1或2所述的高淬透性结构钢，其特征在于，其微观组织为回火马氏体以及析出物

【专利技术属性】
技术研发人员：姚赞，金峰，余子权，赵浩洋，吴振平，刘耀宗，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：