[發明專利]一種超高強度合金鋼和一種17.8級螺紋緊固件及其制備方法

有效

• 申請號: 202210870487.3
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115198190B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 陸恒昌;董瀚;胡杰;胡春東;韋習成;郭曉菲
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海大學（浙江）高端裝備基礎件材料研究院
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;B23P15/00;C21D8/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馮小嬌

本發明提供了一種超高強度合金鋼和一種17.8級螺紋緊固件及其制備方法，屬于高強合金緊固件制造領域。本發明提供的超高強度合金鋼，按質量百分比計，包括以下組分：C：0.25～0.50％，Si：0.020～0.10％，Mn：0.25～1.05％，P＜0.020％，S＜0.0010％，Cr：2.51～3.50％，Mo：3.01～4.00％，V：0.40～1.00％、Ni：0.50～1.50％，Nb：0.001～0.200％和余量的Fe。本發明通過控制各元素的用量，可以起到協同效果，從而使超高強度合金鋼制備的螺紋緊固件具有優異的力學性能，同時降低了成本。

技術領域

本發明涉及高強合金緊固件制造領域，尤其涉及一種超高強度合金鋼和一種17.8級螺紋緊固件及其制備方法。

背景技術

高端緊固件主要應用在航空、航天、航海、軌道交通裝備、國防等高端領域，但我國緊固件行業總體處于中低端水平，目前我國研制的緊固件最高強度級別是16.9級，國際上緊固件最高強度級別是17.8級，緊固件產品的技術水平、競爭能力都與發達國家有較大差距，許多高端緊固件依賴進口，進口的國家主要是日本、歐美等發達國家，長期進口高端緊固件，一是會給企業造成非常高的成本壓力，二是容易成為大國重器關鍵部位的“卡脖子”產品。因此，我國需加快推進國產緊固件產品高端化升級，調整產業結構。再者，低碳化已經成為各行各業發展的重要議題。在汽車制造業，可以通過汽車輕量化來提高燃油效率和降低油耗，從而減少汽車尾氣排放，達到低碳化目的。有數據表明，整車重量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3～0.6升，二氧化碳排放量可減少5g/km。而且汽車行業是緊固件需求量比較大的行業，一輛轎車上平均每車用緊固件約580種，50kg，?5000件，占一輛汽車零件總數的40％。

超高強度緊固件可以在相同夾緊力下，通過減少自身尺寸來降低重量和增加安裝空間，因此可以對被連接部件進行功能和體積優化，從而達到整體減重和性能優化的目的，可見超高強度緊固件有很大的使用價值。專利?CN01129512.0公開了一種強度1400～1600MPa的高強度螺栓，該螺栓的化學成分為，0.35≤C≤0.50，0.01≤Si≤0.09，Mn≤0.30，P＜0.010，S＜0.008，?0.50≤Cr≤1.50，0.70≤Mo≤1.50，0.20≤V≤0.50，0.01≤Nb≤0.08，0.002?≤RE≤0.04，0.005≤Al≤0.05，0.006≤N≤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，以質量百分數wt.％計，該螺栓的最大抗拉強度僅為1580MPa，只能達到15.9級螺栓的性能要求。專利200810049411?公開了一種16.9級螺栓的制備方法，該螺栓的化學成分為，0.15≤C≤0.19，Si≤0.10，Mn≤0.10，P＜0.008，S＜0.005，1.80≤Cr≤2.00，0.10≤Mo≤0.90，?9.50≤Ni≤10.50，13.50≤Co≤14.50，Ti≤0.015，O≤0.002，N≤0.0015，其余為Fe，以質量百分數wt.％計，該螺栓中Ni和Co的等貴重金屬，且含量較高，導致生產成本增加。隨著汽車、高鐵、航空、航天、國防等行業的不斷發展，對各類緊固件的需求不斷增加，現有的緊固件的性能已經不能夠滿足需求。

因此，提供一種貴重金屬含量少的超高強度合金鋼，使其能夠制備得到抗拉強度高的螺紋緊固件，成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超高強度合金鋼和一種17.8級螺紋緊固件及其制備方法。本發明提供的超高強度合金鋼僅僅加入了少量的Ni和Nb?等貴重金屬，且具有優異的力學性能，能夠制備得到超高強度(17.8級)?MJ螺紋緊固件。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：