[發明專利]一種高強度高韌性螺栓用鋼及生產方法

有效

• 申請號: 201710742979.3
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107587069B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張賢忠;任安超;張帆;丁禮權;夏艷華
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C22C38/32;C22C38/02;C22C38/04;C22C33/04;B21C37/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

一種高強度高韌性螺栓用鋼，其組分及重量百分比含量為：C：0.25?0.33％，Si：1.00?1.30％，Mn：0.90?1.10％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Cr：0.85?1.20％，V：0.12?0.22％，B：0.0005?0.0015％，其余為鐵和不可避免的夾雜。生產方法：冶煉；在鋼包爐中脫氧和合金化；在RH真空爐真空處理，連鑄或模鑄；對鑄坯常規加熱；軋制成盤條；采用斯太爾摩方式冷卻。本發明在保證抗拉強度不低于1400MPa及添加昂貴元素相對少的情況下，無需改造任何設備，即可使鋼的延伸率A不低于18%，斷面收縮率Z不低于60%，常溫下沖擊功A_kv不低于60J，生產成本較低，并完全滿足汽車和航空對高強度螺栓的需求。

技術領域

本發明涉及一種緊固件用鋼及生產方法，具體屬于螺栓用鋼及生產方法，特別適用于航空及汽車工業用的高強度高韌性螺栓用鋼及生產方法。

背景技術

近年來，隨著我國汽車、機械、風電、橋梁、航空等各個行業的高速發展，對制造各類緊固件等零件使用的材料提出了更高的要求，如在汽車的高性能和輕量化、大橋的超長化和耐久性、風電行業的大規格化以及航空行業的高強化和耐高溫等方面，對作為聯接部件的緊固件以及其他冷鐓成型零件提出了高應力和輕量化的要求，在這方面尤以汽車制造業的要求最強烈，原有的汽車用緊固件等，尤其是發動機螺栓已難以滿足汽車發動機高應力化的要求。對此，最有效的措施便是緊固件用冷鐓鋼的高強度化。隨著緊固件產品結構調整加快，8.8級和8.8以上級產品用材比例提高，由以前的30％左右上升到45-50％。

目前，在國內高強度緊固件螺栓用鋼領域，多為傳統的調質鋼，如35、40、45、40Cr、35CrMo、40MnB、42CrMo等中碳鋼，這些鋼種存在需要經過球化退火、酸洗磷化、冷拔、滾絲、成形、調質、去氫退火等工藝，其強度級別主要在8.8級～12.9級。而對于汽車、航空等行業則需求大于12.9級高強度緊固件螺栓，由于缺口敏感性、沖擊韌性低、延遲斷裂等原因而無法滿足這些領域的應用。

國外高強度緊固件螺栓用鋼以日本住友金屬的ADS系列為主，其開發的ADS系列緊固件用鋼具有高強度和耐延遲斷裂等優點，在相同的強度水平下，開發鋼的延遲斷裂抗力明顯高于JIS SCM440。其成分體系是在Cr-Mo鋼的基礎上添加適量的V和Nb元素。由于含Mo量較高，可以適當提高其回火溫度，從而具有較好的其耐延遲斷裂性能，但其由于C、Cr、Mo含量高，致其缺口敏感性較強而使應用范圍受到限制。

經檢索：中國專利公開號為CN1275632A的文獻，公開了一種抗拉強度為1300～1500MPa的高強度耐延遲斷裂緊固件螺栓用鋼，其具體化學成分(重量％)為：C0.25～0.50，Si0.10～0.4，Mn≤0.5，Cr0.50～1.50，Mo0.30～1.50，V0.10～0.40，RE0.001～0.05，Al0.005～0.10，N≤0.02，P≤0.015，S≤0.01，根據需求還可加入0.005～0.1的Ti、Nb中的一種或兩種之和，其余為Fe及不可避免的雜質。該鋼冶煉后澆鑄成鋼錠或連鑄成坯，經開坯后軋制成棒線材等產品，它不僅抗拉強度高，而且耐延遲斷裂性能優良。該高強度螺栓鋼成分設計特點為Mo含量高，不僅增加了貴重合金成本，而且高Mo含量易在鋼坯或鋼材晶界偏聚，形成裂紋。

中國專利公開號為CN1329179A的文獻，公開了一種強度為1400～1600MPa耐延遲斷裂的高強度螺栓用鋼。該鋼的具體成分(重量％)為：C0.35～0.5，Si0.01～0.09，Mn≤0.30，P≤0.010，S≤0.008，Cr0.5～1.5，Mo0.7～1.5，V0.20～0.50，Nb0.01～0.08，RE0.002～0.04，Al0.005～0.05，N0.006～0.015，Ti和Zr中的任意一種或兩種之和為0.01～0.15，其余為Fe及不可避免的雜質。該螺栓用鋼成分也含有Cr、Mo合金鋼，包含V、Nb、RE等，成本高，且影響了其成型加工性能，增加了熱處理工序。