具有高屈服极限比的超高强度螺钉制造技术

本发明专利技术涉及一种高强度螺钉(2)、特别是超高强度螺钉(2)，具有至少1400N/mm2的抗拉强度Rm并且具有贝式体组织，所述螺钉具有至少0.95的屈服极限比。因而它涉及新强度级14.10、15.10、16.10或17.10的螺钉(2)。高的屈服极限比通过螺钉(2)的热处理实现。

【技术实现步骤摘要】
具有高屈服极限比的超高强度螺钉
本专利技术涉及一种高强度螺钉、一种具有高强度螺钉和结构件的螺钉连接以及一种用于制造高强度螺钉的方法。
技术介绍
由德国专利申请DE102008041391A1已公开了具有贝式体组织的超高强度螺钉、具有这种螺钉和结构件的螺钉连接以及用于制造这种螺钉的方法。这种贝式体组织通过中间阶段调质处理产生并基本上在螺钉的整个横截面上延伸。因此所述螺钉具有至少1.400N/mm2的抗拉强度Rm。通过贝式体组织，所述螺钉就具有极其高的强度值并结合有最大的韧度值。所述螺钉特别是具有小于90％并最好小于80％的屈服极限比(屈强比)。另外的现有技术被描述在上述德国专利申请DE102008041391A1的“现有技术”段落中。在上述德国专利申请DE102008041391A1的审查程序中公开了其他的现有技术。在此涉及的是文献DE2817628C2，DE1758287A，DE1558505A，DE2326882A，DE69807297T2，JP09263875A日本专利摘要，DE102005004712A1以及在“DerKonstrukteur4”，1986，40、42、44页中的“超弹性范围内的连接元件“配合-应变-螺钉”-多次旋拧”。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供具有高延展性的高强度螺钉，其很好地适用于多次拧紧。本专利技术的任务按照本专利技术借助一个具体实施方式的特征方案被解决。另外优选的本专利技术结构方案由其他具体实施方式中获得。本专利技术涉及具有贝式体组织的高强度螺钉，其具有至少0.95的屈服极限比。此外本专利技术涉及具有这种高强度螺钉和结构件的螺钉连接，所述结构件与高强度螺钉螺接。本专利技术也涉及用于制造强度螺钉的方法，在该方法中，具有贝式体组织的螺钉被如此热处理，以至于所述螺钉获得至少0.95的屈服极限比。屈服极限比：屈服极限比被理解为0.2％-屈服极限Rp0.2与抗拉强度Rm之比。高强度螺钉：高强度螺钉被理解为具有至少800N/mm2抗拉强度Rm的螺钉。迄今在现有技术中高强度螺钉基本被理解为强度级8.8、10.9和12.9的螺钉。超高强度螺钉：超高强度螺钉被理解为具有至少1400N/mm2抗拉强度Rm的螺钉。均匀应变：均匀应变被理解为在拉力试验中当给螺钉施加与抗拉强度Rm匹配的负荷下相对初始长度的塑性的长度变化。因此均匀应变说明，所述螺钉在这个区域中不缩颈，而是均匀地延展。所述新型螺钉具有至少0.95的屈服极限比。在约1的屈服极限比情况下所述屈服极限大致相应于强度极限，其中，在此说成弹性/理想塑性的特性。所述螺钉被塑化加工并然后在进一步拧紧直至断裂时实际上不再获得强化。这种螺钉最佳地适用于所述螺钉连接通过屈服极限可控的拧紧方法以及用接合扭矩+转角之方法的拧紧。大于1的屈服极限比意味着，所述螺钉在达到屈服极限时具有其最大强度和预应力并且所述预应力然后又稍微下降到常数水平(见图3)。然而在通过扭矩和转角的拧紧情况下这种稍微的下降是毫无问题的。具有高屈服极限比的所述新螺钉还特别好地适合于一种屈服极限控制式拧紧方法。在这种拧紧方法中由螺钉工具持续地监视扭矩/转角曲线中斜率的变化。因为这个斜率在屈服极限点与霍克直线偏离，因此所述屈服极限点可以通过这个变化被探测。但在现有技术中这个探测是实际上不可能的或是很难实现的，因为所应用的材料不具有突出的屈服极限并因此从霍克直线至塑性区域中的过渡只是比较缓慢并且无特点地进行。在本专利技术的螺钉大致1的新屈服极限比情况下这个过渡此时是明显可识别的并因此即使在比较恶劣的工作条件下也是可单义和清晰地探测的。所述新螺钉很接近于弹性/埋想塑性的特性并同时具有高度的变形能力。基于这种高的屈服极限比和好的变形能力就能实现螺钉强度及变形能力并因此最大可能预应力一种几乎完全的利用。此外可以的是，在多次的重复拧紧中施加仅具有较小的塑性变形的最大可达到的预应力。因此螺钉的这种全部变形能力甚至在多次超弹性拧紧情况下也可提供用于重复拧紧。在拧紧具有高强度螺钉的螺钉连接情况下在实践中通常规定，所述螺钉连接的第一和第二拧紧应以相同的拧紧规定实施。当在具有屈服极限比例如0.8的公知螺钉的现有技术中应用两次或更多次这个拧紧规定时，则会导致问题。第一可能性在于，使螺钉连接拧紧至离开弹性区域后的塑性平台中。因此在下一次拧紧中被达到这相同的预应力，但是由于第一次拧紧时出现的冷作硬化则在相同转角情况下发生所述螺钉更大的塑化加工。换句话说这个第二次拧紧进一步往右地终止在这表明塑性变形的水平直线上。亦即所述平台中提供的变形能力的一部分已经被耗用，因此其要么在第二拧紧中已经或在随后的拧紧中导致所述螺钉的缩颈或失效。第二可能性在于，所述螺钉连接的拧紧在到达所述塑性平台之前被结束。如果人们遵守这源于第一拧紧的拧紧规定的话，因此则在多次拧紧情况下产生不同的预应力，这同样是不希望的。但为了最佳地利用螺钉强度必要的是，将螺钉拧紧到明显地超过所述屈服极限。现在通过至少0.95、特别在0.97和1.05之间并优选在0.99和1.03之间的该新型螺钉的这个高屈服极限比，即使在多次拧紧所述螺钉连接情况下也可靠地实现相同确定的预应力。这个高屈服极限比意味着在应力-应变-曲线中清晰的并在线性-弹性区域(“霍克直线”)和塑性区域之间过渡中的弯曲。这个清晰的转弯可以被可靠地探测。本新型高强度螺钉具有一种贝式体组织，其特别是至少部分地通过中间阶段调质处理而产生。所述贝式体组织在同样很高延展性下导致很高的抗拉强度。这个高延展性或韧性使贝式体组织明显区别于马氏体组织，其在现有技术中以公知方式通过硬化与接着退火被制造。在中间阶段调质时所述硬化不是通过基于奥氏体相的快速冷却而是通过贝式体阶段中等温的组织转变实现的。在此所述部件、特别是螺钉在等温的温度下停留在盐浴中，直至从奥氏体到贝式体的组织转变在整个横截面上结束。在马氏体硬化时必需的退火过程能够以优选方式省去。因此淬硬畸变的趋势也被减小。借助贝式体化使得向马氏体组织的直接转变被省去并因此省去具有高晶格应力的晶格转变。这就意味着，具有贝式体组织的结构件具有极其高强度值并结合有最大韧性值的显著特点。贝式体组织的其他细节和优点请参考本申请人的德国专利申请DE102008041391A1。所述高的屈服极限比特别是在中间阶段调质以后通过确定的方法步骤被实现。在第一变型方案中，与此相关的第一方法步骤在于螺钉的冷成形，因此材料中的位错密度被提高。这个冷成形可以特别涉及轴向的拉伸应力(“拉伸”)。但也可以是组合的拉伸-和扭转应力作为冷成形。在此重要的是，这种被施加的变形要导致材料中位错密度的一定程度的提高。在随后的或单独的方法步骤中，在比较低的温度下实施螺钉的热处理。所述热处理能在材料中实现晶隙式分离之合金元素-特别如C，B和N-的分离和扩散，其聚集在所述位错的延展区域中并阻止这种位错运动。因此阻力被提高并实现更高的屈服极限。在此，所述抗拉强度Rm是不被改变的或只有稍稍改变(特别被提高约5％)，因此所述0.2-屈服极限Rp0.2的提高基本上有助于希望的屈服极限比的提高。所述热处理可以特别在100℃与400℃之间，优选在120℃与250℃之间的温度下及例如在处理时间为0.5-50小时的条件下实现。热处理的持续时间取决于材本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强度螺钉(2)，具有贝式体组织，其特征在于，所述螺钉(2)具有至少0.95的屈服极限比。

【技术特征摘要】
2011.11.18 DE 102011055497.11.高强度的螺钉(2)，具有贝式体组织，其特征在于，所述贝式体组织基本上在螺钉(2)的整个横截面上延伸并且所述螺钉(2)具有0.97和1.05之间的屈服极限比和至少0.5％的均匀应变。2.按权利要求1所述的螺钉(2)，其特征在于，所述贝式体组织至少部分地通过中间阶段调质而产生。3.按权利要求2所述的螺钉(2)，其特征在于，所述屈服极限比在中间阶段调质以后通过螺钉(2)的冷成形和紧接着的热处理实现。4.按权利要求3所述的螺钉(2)，其特征在于，所述螺钉(2)的冷成形涉及轴向上的拉伸并且所述螺钉(2)的热处理在100℃与400℃之间的温度下进行。5.按权利要求3所述的螺钉(2)，其特征在于，所述螺钉(2)的冷成形涉及轴向上的拉伸并且所述螺钉(2)的热处理在120℃与250℃之间的温度下进行。6.按权利要求2所述的螺钉(2)，其特征在于，所述屈服极限比在中间阶段调质以后通过螺钉(2)在350℃与600℃之间的温度下的热处理实现。7.按权利要求2所述的螺钉(2)，其特征在于，所述屈服极限比在中间阶段调质以后通过螺钉(2)在400℃与550℃之间温度下的热处理实现。8.按权利要求1至7之一所述的螺钉(2)，其特征在于，所述屈服极限比处于0.99和1.03之间。9.按权利要求3所述的螺钉(2)，其特征在于，所述螺钉(2)具有至少0.6％的均匀应变。10.按权利要求3所述的螺钉(2)，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪特勒，U·默施罗德，
申请(专利权)人：卡迈锡控股两合公司，
类型：发明
国别省市：