[發明專利]一種高強度緊固件用貝氏體結構鋼

無效

• 申請號: 201210433529.3
• 申請日: 2012-11-03
• 公開（公告）號: CN103789620A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 華兆紅
• 申請（專利權）人: 無錫市森信精密機械廠
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊小雙

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，尤其涉及一種高強度緊固件用貝氏體結構鋼。

背景技術

緊固件為三大基礎機械零部件之一。冷鐓鋼線材是制作螺栓、螺母、螺釘、鉚釘等緊固件的主要原料。生產高強度緊固件可采用40Cr、35CrMo等合金結構鋼作為材料，深加工后進行調質熱處理。其生產工序：原材料檢驗→球化退火→酸洗→磷化處理→一次拔制→退火→酸洗→磷化處理→二次拔制→冷鐓→搓絲→淬火、回火(調質處理)→電鍍→產品性能檢驗。這種調質型緊固件生產方式，一方面制作材料需要添加合金元素增加了生產成本，另一方面由于需進行后續熱處理，增加了能耗和降低了生產率。

隨著“節能降耗”要求的提高和社會環境保護的加強，為了減少高強度緊固件生產中加工工序環節，開始采用非調質鋼加工生產高強度緊固件，其生產工序：原材料檢驗→酸洗→磷化處理→線材拔制→冷鐓→搓絲→時效處理→電鍍→產品性能檢驗。這種非調質型緊固件生產方式，采取直接拔制和冷鐓，取消了兩次拔制的酸洗和磷化處理以及淬火、回火(調質處理)，大大簡化了緊固件生產工序，提高了生產率，降低了能耗和成本，減少了污染排放。

中國專利CN1858284公開了一種超細晶非調鋼盤條及其生產方法，其主要成分為：C：0.10～0.25％，Si：≤0.08％，Mn：0.80～1.70％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，V、Nb、Ti、Al微量，但該專利涉及一種10.9級以下級別高強度緊固件用非調質冷鐓鋼線材生產方法。

中國專利CN101220439B公開了一種高強度緊固件用非調質雙相冷鐓鋼及其制造方法，其主要成分為：C：0.06～0.15％，Si：0.60～0.90％，Mn：1.40～2.0％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Al：≤0.04％，N：≤0.0060％，V：0.03～0.10，Nb：0.04～0.08％，但該專利涉及一種8.8級和9.8級雙相型高強度緊固件用非調質冷鐓鋼線材生產方法。

發明內容

本發明的目的在于提出一種高強度緊固件用貝氏體結構鋼，通過調整鋼的化學成分，該貝氏體結構鋼組織結構呈粒狀貝氏體，獲得良好的綜合力學性能，可達10.9級。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種高強度緊固件用貝氏體結構鋼，該貝氏體結構鋼的化學成分以重量百分數計由下列組份組成：C：0.04％～0.08％、Mn：1.20％～1.80％、Si：0.60％～0.80％、S：≤0.010％、P：≤0.010％、Nb：0.06％～0.08％、V：0.15％～0.25％、Ti：0.04％～0.06％、N：0.005％～0.010％、B：0.005％～0.007％、Al?s：≤0.035％，余量為Fe及不可避免的雜質。

優選，該貝氏體結構鋼的化學成分以重量百分數計由下列組份組成：C：0.05％～0.07％、Mn：1.40％～1.60％、Si：0.65％～0.75％、S：≤0.010％、P：≤0.010％、Nb：0.065％～0.075％、V：0.18％～0.22％、Ti：0.045％～0.055％、N：0.007％～0.009％、B：0.0055％～0.0065％、Al?s：≤0.035％，余量為Fe及不可避免的雜質。

最優選，該貝氏體結構鋼的化學成分以重量百分數計由下列組份組成：C：0.06％、Mn：1.50％、Si：0.70％、S：≤0.010％、P：≤0.010％、Nb：0.070％、V：0.20％、Ti：0.050％、N：0.008％、B：0.0060％、Als：≤0.035％，余量為Fe及不可避免的雜質。

本發明合金設計的理由如下：

C：C是鋼中固溶強化作用最明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時強度上升，塑性、韌性下降，對于貝氏體型冷鐓鋼采取低含碳量，但含碳太低，鋼的強度將降低。

Si：Si是鐵素體固溶強化元素，能顯著提高鋼的變形抗力，但Si含量過高，不利于冷加工塑性變形。

Mn：Mn是形成貝氏體組織最為有效的低成本合金元素，可強烈提高淬透性，推遲珠光體轉變和鐵素體轉變，并起固溶強化和細化晶粒的作用，提高鋼的強度和加工硬化性能。Mn與B相結合，可顯著延長高溫轉變孕育期。本發明關鍵之一就是采取較高的Mn含量與微量的B相結合，使鋼的最終組織為粒狀貝氏體，具有良好的綜合力學性能。但Mn含量過高時，會使鋼的晶粒粗化趨勢增大，也影響鋼的冷加工塑性。