[發明專利]一種超高強度緊固連接件及其制備方法

無效

• 申請號: 201410432387.8
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104152780A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 葉文君;胡隆偉;鄭曉冬;魏亮亮;余傳魁
• 申請（專利權）人: 航天精工股份有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22F1/10
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 李莎

技術領域

本發明創造涉及金屬材料領域，特別涉及一種超高強度鎳鈷基合金緊固連接件。

背景技術

目前，國內高端緊固連接件抗拉強度普遍在1100MPa～1300MPa之間，超過1500MPa的緊固連接件已較少，而超過1800MPa的緊固連接件極少有使用。超高強度緊固件具有以下優點：一是可以減少緊固件的用量，二是可以減小緊固件的規格，這兩個優點對于型號減重和節約空間是很有優勢的，尤其是在航空和航天領域。另外，當緊固連接件強度過高時，勢必會損失很多的塑性，同時，對于很多金屬結構緊固連接件，超高強度往往會帶來氫脆的風險，這也是高強度緊固件在應用上的一些局限性。隨著工業技術的發展，各類產品，包括緊固連接件的工作環境也更加惡劣，許多是在腐蝕性環境或在海洋環境工作，這類零件一般需要通過復雜的表面處理來達到耐腐蝕的效果，但即使經過表面處理，在腐蝕環境中工作的時間也較短，每工作一段時間都需要拆卸和更換，一些耐蝕性較好的產品強度卻較低。。

在此背景下，需要一種緊固連接件能夠滿足超過1800MPa甚至更高的抗拉強度的要求，同時具有優良的塑性、韌性、極佳的耐蝕性且無氫脆的性能特點，可以使用在各種需要承受復雜載荷、高載以及腐蝕性環境中。

發明內容

為解決上述問題，本發明創造采用的技術方案是，一種超高強度緊固連接件，基體為鎳鈷基合金，以質量分數計，其成分包括：C：≤0.025％，Mn：≤0.15％，Si：≤0.15％，P：≤0.015％，S：≤0.01％，Cr：19.0％～21.0％，Ni：33.0％～37.0％，Mo：9.0％～10.5％，Fe：≤1.0％，Ti：≤1.0％，B：≤0.05％，Al：≤2.0％，Zr：≤2.0％，O：≤0.05％，N：≤0.05％，其余為Co和不可避免的雜質。

其中，Al、Ti、Zr的總量不超過4.0％，C、B、O、N的總量不超過0.1％。

所述超高強度緊固連接件的基體結構為具有面心立方的FCC加密排六方的HCP組織，其中，密排六方的HCP組織在面心立方FCC組織的[111]晶面上分布，密排六方HCP組織的體積分數約為緊固連接件的20％～50％。

所述超高強度緊固連接件是通過對原料棒材經固溶處理后進行冷拉處理，使固溶后的原料棒材橫截面積減小45％～60％而得到的。

進一步，所述冷拉處理的過程中，優選為使固溶后的原料棒材橫截面積減小45％～55％。

進一步，所述固溶處理包括將原料棒材在1000～1100℃保溫4～8h的過程，優選的固溶處理保溫溫度范圍為1020～1080℃。

進一步，在冷拉處理后，還包括對原料棒材進行斷料、粗加工、以及時效處理的過程。

所述時效處理包括將粗加工后獲得的半成品在500～700℃保溫3～6h的過程，優選的時效溫度為550～650℃。

具體的，本發明創造還提供了一種所述超高強度緊固連接件的制備方法，包括如下步驟：(1)固溶處理：對原料棒材在1000～1100℃保溫4～8h，然后空冷至室溫；(2)冷拉處理：固溶后對原料棒材進行冷拉使橫截面積減小45％～60％；(3)對棒料經斷料和粗加工獲得半成品；(4)時效處理：在500～700℃保溫3～6h，然后空冷至室溫。

優選的，所述步驟(1)中固溶處理的溫度為1020～1080℃，所述步驟(2)中冷拉處理的橫截面積減小45％～55％，所述步驟(4)中時效處理溫度為550～650℃。

所述時效處理步驟完成后，對獲得的半成品進行進一步深加工，頭部采用鐓制，螺紋進行滾壓成型，最終獲得超高強度緊固連接件終產品。

所述原料棒材為經正常冶金工藝生產獲得的符合本發明創造所需各成分含量要求的合金棒材，即將符合純度要求的鎳、鈷、鉬和鉻按合金成品比例首先加入熔爐中進行熔煉，然后再按比例加入符合純度要求的鉬和鉻，隨后使用含碳和硅的化合物進行脫氧，鉬和鉻也可以以鐵-鉬合金或鐵-鉻合金的方式加入，但鐵含量不得超過本發明創造所限定的比例，熔煉后的合金澆鑄成錠，再經過變形加工，最后冷軋成本發明創造所需的原料棒材。所述原料棒材可以自行生產，也可以直接從鋼廠定制或購置。