【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属热处理，具体涉及一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢及其生产方法。
技术介绍
1、螺栓作为基础零部件，在建筑、汽车、轻工等各领域广泛使用并且用量极大。高强度螺栓具有承载性强、受力性能好、便于施工、利于维护等特点，高强度螺栓连接已经成为钢结构工程安装的重要方式，螺栓的质量和可靠性对钢结构的安全性发挥至关重要的作用。随着各种建筑、桥梁工程等向着大型化、大跨距化方向发展，并且所用钢铁材料的强度水平不断提高，进而对紧固件用螺栓的强度及服役性能也提出了越来越高的要求。
2、紧固件螺栓是应用最广泛的基础零件之一，性能可靠性与整个装备或结构的安全稳定服役密切相关。对近年来紧固件螺栓失效案例进行统计分析，螺栓失效的形式和原因进行分类，主要有制造过程的管控不到位导致的断裂事故，非金属夹杂物导致的失效，螺栓冷镦r角折叠、螺纹滑牙、设计或制造头部结构不合理导致的失效，热处理增碳与脱碳、富磷层导致的失效，延迟淬火、调质淬火不足导致的失效、回火不充分、淬火裂纹导致的失效，组织粗大、热处理冷却不足导致的失效等。
3、由螺栓失效原因统计可以看出螺栓钢合理的热处理工艺至关重要，即螺栓钢调质热处理性能稳定对服役安全性具有重要作用，随着桥梁等钢结构对10.9级螺栓钢的需求量越来越大，为了避免调质热处理工序造成螺栓钢性能的大幅度波动引发安全问题，本专利专利技术了一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，提高其服役安全性。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种热处
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，所述螺栓钢的化学成分及其重量百分含量为：c：0.28～0.40%，si：0.20～0.40%，mn：0.50～1.50%，cr：0.80～1.40%，ni：0.25～0.50%，mo：0.08～0.20%，v+ti+b：0.062～0.135%，p≤0.015%，s≤0.008%，余量为fe和不可避免的杂质元素。
3、进一步的，所述螺栓钢显微组织是伴有渗碳体析出的回火马氏体组织。
4、进一步的，所述螺栓钢屈服强度rel≥940mpa，抗拉强度rm≥1040mpa，断后伸长率a≥10%，断面收缩率z≥42%，提高螺栓钢的使用安全。
5、本专利技术还提供上述一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢的生产方法，所述生产方法包括钢坯锻造、轧制、淬火+回火调质热处理工序，所述轧制工序，采用控轧控冷，以8～13℃/s冷却速率冷却至室温，轧态以马氏体组织稳定存在于室温下。
6、进一步的，所述钢坯锻造工序，钢坯锻造前加热到1180～1220℃，保温时间为90～150min。
7、进一步的，所述钢坯轧制工序，钢坯轧制前加热到1200～1250℃，钢坯保温时间为120～240min，轧制过程中温度不低于950℃。
8、进一步的，所述淬火+回火调质热处理工序，回火前进行880～920℃保温60～70min的油淬处理。
9、进一步的，所述淬火+回火调质热处理工序，回火前进行油淬处理，随后螺栓钢回火加热温度为550～600℃，保温40～80min，空冷至室温。
10、本专利技术设计原理：
11、1、钢中各元素的作用及配比依据。
12、c能起到固溶强化作用，是钢材的主要强化元素之一，能够使强度和硬度均提高，也是螺栓钢形成马氏体组织基础元素，而且属于廉价元素，但是c含量过高会显著增加晶界碳化物数量，增加钢材的氢脆敏感性，因此，将c含量设计为0.28～0.40%。
13、si能起到固溶强化作用，抑制回火过程中碳化物的形核及长大，使析出相细小弥散分布，但是si含量过高会影响塑性，因此，将si含量设计为0.20～0.40%。
14、mn能使cct曲线右移，在钢中起到固溶强化及细晶强化作用，使强度和韧性显著提高，mn在钢中通常作为脱氧剂，能够与硫形成稳定的硫化锰，进而改善硫的有害作用，但是过多的锰会增加钢的偏析程度，进而使力学稳定性降低，因此，将mn含量设计为0.50～1.50%。
15、cr能使cct曲线右移，同时使钢具备较强的淬透性和回火抗力，含量小于0.5%难以起到上述作用；但过高的cr元素即含量超过1.5%，会提高脆性转变温度，增加回火脆性的风险，降低钢的韧性及冷加工性，因此，将cr含量设计为0.80～1.40%。
16、ni元素扩大奥氏体区，可以显著提高钢的韧性，特别是低温冲击韧性，并且添加ni元素能够降低钢的氢脆敏感性指数，因此，将ni含量设计为0.25～0.50%。
17、mo元素可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，能提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高钢的回火稳定性，使淬火钢在回火时析出的碳化物更细小弥散，空冷至室温后强韧性更好，性能更加稳定，因此，将mo含量设计为0.08～0.20%。
18、v+ti+b微量元素中v、ti在钢中产生细晶强化及析出强化作用，并且细小弥散分布，能够提高钢的强韧性，改善钢的氢脆敏感性，值得注意的是为了保证较多的vc析出，应该合理控制ti的含量；b元素固溶于奥氏体中，有效抑制多边形铁素体在奥氏体晶界上形核，从而提高淬透性，因此将v+ti+b的含量设计为0.062～0.135%。
19、p、s为有害元素，损害钢材塑性，含量越低越好，考虑到生产成本，因此，将p含量设计为≤0.015%，将s含量设计为≤0.008%。
20、2、关于锻造工序。
21、将螺栓钢加热到1180～1220℃保温90～150min，终锻温度高于950℃，锻造为80mm厚的板坯，锻造后自然冷却。
22、3、关于钢坯轧制工序。
23、钢坯轧制前加热到1200～1250℃，钢坯保温120～240min，轧制过程中钢坯温度不低于950℃，经过多道次轧制为40mm厚的板坯，采用控轧控冷，以8～13℃/s冷却速率冷却至室温。
24、4、关于淬火+回火调质热处理工序。
25、在调质热处理工序中，淬火工序的加热温度为880～920℃，保温60～70min，采用油冷的方式冷却到室温，回火工序的加热温度为550～600℃，保温40～80min，空冷至室温，金相组织为伴有细小碳化物析出的回火马氏体。
26、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术一种回火热处理性能稳定的10.9级螺栓钢主要以c、si、mn、cr、ni、mo、v+ti+b为主要合金元素，成分设计简单，合金成本低；热轧成型，设备要求较低，生产工艺简单。2、本专利技术螺栓钢在油淬冷却条件下形成马氏体组织，组织均匀，然后进行回火处理，得到回火马氏体组织，伴有碳化物析出，力学性能稳定，强韧性匹配良好。
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1.一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，其特征在于，所述螺栓钢的化学成分及其重量百分含量为：C：0.28～0.40%，Si：0.20～0.40%，Mn：0.50～1.50%，Cr：0.80～1.40%，Ni：0.25～0.50%，Mo：0.08～0.20%，V+Ti+B：0.062～0.135%，P≤0.015%，S≤0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，其特征在于，所述螺栓钢显微组织是伴有渗碳体析出的回火马氏体组织。
3.根据权利要求1所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，其特征在于，所述螺栓钢屈服强度Rel≥940MPa，抗拉强度Rm≥1040MPa，断后伸长率A≥10%，断面收缩率Z≥42%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括钢坯锻造、轧制、淬火+回火调质热处理工序，所述轧制工序，采用控轧控冷，以8～13℃/s冷却速率冷却至室温，轧态以马氏体组织稳定存在于室温下。
5.
6.根据权利要求4所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢的生产方法，其特征在于，所述钢坯轧制工序，钢坯轧制前加热到1200～1250℃，钢坯保温时间为120～240min，轧制过程中温度不低于950℃。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢的生产方法，其特征在于，所述淬火+回火调质热处理工序，回火前进行880～920℃保温60～70min的油淬处理。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢的生产方法，其特征在于，所述淬火+回火调质热处理工序，回火前进行油淬处理，随后螺栓钢回火加热温度为550～600℃，保温40～80min，空冷至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，其特征在于，所述螺栓钢的化学成分及其重量百分含量为：c：0.28～0.40%，si：0.20～0.40%，mn：0.50～1.50%，cr：0.80～1.40%，ni：0.25～0.50%，mo：0.08～0.20%，v+ti+b：0.062～0.135%，p≤0.015%，s≤0.008%，余量为fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，其特征在于，所述螺栓钢显微组织是伴有渗碳体析出的回火马氏体组织。
3.根据权利要求1所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢，其特征在于，所述螺栓钢屈服强度rel≥940mpa，抗拉强度rm≥1040mpa，断后伸长率a≥10%，断面收缩率z≥42%。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种热处理性能稳定的10.9级螺栓钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括钢坯锻造、轧制、淬火+回火调质热处理工序，所述轧制工序，采用控轧控冷，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：王娇娇，郭泰瑜，高云哲，周玉青，侯伟，任可飘，黄新贵，赵林林，张彩东，刘宏春，张馨月，赵楠，牛威斌，
申请(专利权)人：河北河钢材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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