CN111155031A - 一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法 - Google Patents

一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111155031A
CN111155031A CN202010040647.2A CN202010040647A CN111155031A CN 111155031 A CN111155031 A CN 111155031A CN 202010040647 A CN202010040647 A CN 202010040647A CN 111155031 A CN111155031 A CN 111155031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
less
atmospheric corrosion
equal
corrosion resistant
strength bolt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010040647.2A
Other languages
English (en)
Inventor
马金锁
赵秀明
侯华兴
张先鸣
黄华
杨周
杨益春
龚国强
林田子
谢家成
许莉钧
王桂娟
王加杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Fobel Hardware Products Co Ltd
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Fobel Hardware Products Co Ltd
Nanjing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Fobel Hardware Products Co Ltd, Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Fobel Hardware Products Co Ltd
Priority to CN202010040647.2A priority Critical patent/CN111155031A/zh
Publication of CN111155031A publication Critical patent/CN111155031A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/008—Corrosion preventing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/06—Surface treatment of parts furnished with screw-thread, e.g. for preventing seizure or fretting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明公开了一种耐大气腐蚀高强度螺栓，其特征在于：包括以下组分，以质量百分比计，C：0.20~0.40；Si：0.15~0.50；Mn：0.70~1.20；P≤0.025；S≤0.01；Ni：0.20~0.50；Cr：0.45~0.80；Cu：0.20~0.50；Mo：0.15~0.50；B：≤0.0030；Als≥0.015；Zr：0.015~0.045；Re：0.01~0.045。本发明还提供了一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括成型、析出相调整处理、高温淬火、两阶段回火以及机加工、滚丝和表面磷化处理步骤。本发明制得的螺栓的抗拉强度高于1000MPa，断面收缩率不小于35%，断后伸长率不小于10%，‑20℃冲击功不小于41KV2/J，具有抗拉强度高，韧塑性好，耐大气腐蚀性能优良的技术效果。

Description

一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法，属于合金材料技术领域。
背景技术
不同金属材料在服役过程中都不可避免的发生腐蚀，同时大气环境所引起的高强度螺栓的腐蚀又是其中最为普遍的一种，它不但会对国民经济造成巨大的损失，严重时还危及到国防建设，我国每年因大气腐蚀所造成的经济损失占到我国经济损失的一半以上，而传统42CrMo螺栓钢耐大气腐蚀性能差，不能满足其使用要求，因此最有效的方式便是提高金属材料的耐大气腐蚀性能，对此研究开发高强度耐候螺栓钢显得由为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，本发明提供一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种耐大气腐蚀高强度螺栓，包括以下组分，以质量百分比计，C：0.20～0.40；Si：0.15～0.50；Mn：0.70～1.20；P≤0.025；S≤0.01；Ni：0.20～0.50；Cr：0.45～0.80；Cu：0.20～0.50；Mo：0.15～0.50；B：≤0.0030；Als≥0.015；Zr：0.015～0.045；Re：0.01～0.045；Nb、V、Ti可单独或三者组合加入；Nb、V、Ti单独加入时，含量不超过0.10％；Nb、V、Ti三者组合加入时，Nb+V+Ti≤0.22％；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：
S01，成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1000～1250℃下加热保温30～50min，保温结束后快速空冷，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在840～900℃下加热使奥氏体化，保温40～50min，淬火介质为油；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度300～450℃，保温20～30min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到550～610℃后，保温90～135min，即第二阶段回火，此阶段析出V、Nb、Ti中的任意一种或三种以及Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
所述成型包括热锻成型或球化退火冷镦成型。
所述第二相颗粒包括Ti(C、N)、V(C、N)、Nb(C、N)中的一种或三种和AlN、Mo2C。
所述快速空冷的降温速率为1.5～4℃/s。
所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
所述第二相特殊碳化物包括TiC、VC、NbC中的一种或三种和Mo2C。
本发明提供一种析出相调整处理、高温淬火、两阶段回火的第一段回火处理工艺流程，经此工艺流程后回火组织中可充分弥散析出富铜相(ε-Cu)以及Ti(C、N)、V(C、N)、Nb(C、N)的任意一种或三种和Mo2C等细小第二相颗粒充分析出，使得螺栓在达到1000MPa强度级别时，具有较高的耐大气腐蚀性能，以及良好的塑韧性。
析出相调整处理，其目的是根据钢中合金元素的差异，在1000～1250℃下加热保温30～50min，改善原始组织带状以及均匀组织，同时使螺栓钢中Ni、Mo、Cu、V、Nb、Ti等合金元素充分溶入奥氏体中，在保温结束空冷至室温的过程中，细小的第二相颗粒如Ti(C、N)、V(C、N)、Nb(C、N)、AlN等充分均匀弥散析出分布在组织基体上，细小弥散分布的第二相颗粒在重新加热高温淬火保温过程中可起到钉扎晶界的作用，能有效地阻碍奥氏体晶粒的长大。
在析出相调整处理结束快速空冷到室温后进行高温淬火，在840～900℃下加热保温40～50min，其目的是为了使钢中Cr、Ni、Mo、Cu、V、Ti等合金元素完全或部分溶入奥氏体中，在淬火冷却后得到含上述合金含量较高的马氏体。
在淬火冷却到室温后，进行两阶段回火，选择第一阶段回火温度为300～450℃，保温20～30min，其目的是由于Ni、Cu元素的加入，可提高试验钢的耐大气腐蚀性能，经第一阶段回火后，有利于富铜相(ε-Cu)析出，同时在Cu元素沉淀析出以及Cu元素偏聚时可诱导Mo、V、Nb、Ti、Al等元素碳氮化物的析出。在经第一阶段回火结束后，不降温继续加热到550～610℃进行高温回火，保温时间为90～135min(第二阶段回火)。在560～610℃高温回火是为了使Ni、Mo、V、Nb、Ti等元素所形成的细小第二相颗粒碳化物，即第二相特殊碳化物，从马氏体基体中充分弥散析出，最终形成回火马氏体。第二相特殊碳化物起到沉淀强化作用(二次硬化)，提高钢的强度。这样在两阶段回火结束后，在表面形成的二次析出产物(即第二相特殊碳化物)，可作为阴极使钢铁表面产生阳极钝化，同时Cu元素可降低大气中离子对试验钢的腐蚀，因此表面受大气腐蚀时能够快速地形成致密性更高、保护性更强的锈层，以提高螺栓的强度、韧塑性、耐大气的腐蚀性能。当工件尺寸较大时则应适当延长保温时间。
所述第二相特殊碳化物包括TiC、VC、NbC中的一种或三种和Mo2C。
回火形成的Mo的碳化物在高温回火时不易聚集长大，其弥散分布在马氏体基体上，可与其他元素的碳化物一起提高螺栓的力学性能，引起二次硬化效果。
螺栓中加入较低的Ni元素、适量的Mo和Cu元素可在螺栓钢材表面形成钝化膜，减少大气腐蚀，提高螺栓钢材的耐大气腐蚀性能。鉴于所采用的析出相调整处理、高温淬火、两阶段回火等工艺，使得相应的合金元素充分发挥了协同作用，达到细晶强化、沉淀强化、促进钝化膜形成等效果，在两阶段回火结束后最终形成回火马氏体组织，提高了螺栓的强度、韧塑性、耐大气的腐蚀性能。
Cu元素加入钢中可在其表面形成二次析出产物，作为阴极使钢铁表面产生阳极纯化，Cu在耐候钢中以CuO形式在内锈层中富集，能很好的隔离腐蚀性介质，减轻大气中离子对腐蚀的促进作用，并增大钢的极化电阻，导致锈层的保护性增强，从而提高钢的大气腐蚀性能，同时添加Cu和Ni合金元素可加速锈层的阴极还原，抑制阳极溶解，提高钢的耐腐蚀性能。稀土元素Re的加入可净化钢液，脱氧脱硫，使钢中的带状硫化锰夹杂物逐渐变质为球状弥散分布的稀土夹杂，细化组织，提高力学性能，稀土元素主要通过使锈层致密及增强锈层与钢基体的附着力来提高钢的耐大气腐蚀性能。Mo元素的作用：提高锈层的致密性和附着力，促进非晶态氧化膜的形成以改善锈层性质，有效抑制大气中离子的侵入，提高试验钢的耐腐蚀性能。钢中Ni的存在，能使其自腐蚀电位正移，从而增加其稳定性，促进了内锈层中颗粒尺寸小于15nm、超顺磁性的α-FeOOH相的形成，因此增加了内锈层的致密性，从而提高了抵御大气腐蚀的能力。
通过本发明制造的1000MPa级别高强度螺栓的抗拉强度在1030MPa～1255MPa之间，断后伸长率≥10％，断面收缩率在40％～65％，-20℃冲击功大于41KV2/J。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种耐大气腐蚀高强度螺栓，包括以下组分，以质量百分比计，C：0.20；Si：0.15；Mn：0.70；P：0.025；S：0.01；Ni：0.20；Cr：0.45；Cu：0.20；Mo：0.15；B：0.0030；Als：0.015；Zr：0.015；Re：0.01；Nb：0.10；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：
S01，热锻成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1100℃下加热保温30min，保温结束后快速空冷到室温，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在860℃下加热使奥氏体化，每组试样加热保温时间为40min，然后油淬，淬火介质为油；待冷至室温后，进行两阶段回火；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度300℃，保温20min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到560℃后，保温135min，即第二阶段回火，此阶段析出Nb以及Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；保温结束后取出空冷；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
所述第二相颗粒包括Nb(C、N)、AlN、Mo2C。
所述快速空冷的降温速率为1.5℃/s。
所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
所述第二相特殊碳化物包括NbC、Mo2C。
在经过上述工艺过程后螺栓的抗拉强度为1075～1115MPa，断面收缩率为47～59.5％，-20℃冲击功在42.0～76.5KV2/J，硬度值为30.5～34.0HRC。
实施例2
一种耐大气腐蚀高强度螺栓，包括以下组分，以质量百分比计，C：0.40；Si：0.50；Mn：1.20；P：0.020；S：0.008；Ni：0.50；Cr：0.80；Cu：0.50；Mo：0.50；B：0.0025；Als：0.020；Zr：0.045；Re：0.045；V：0.08；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：
S01，球化退火冷镦成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1100℃下加热保温30min，保温结束后快速空冷到室温，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在860℃下加热使奥氏体化，每组试样加热保温时间为40min，然后油淬，待冷至室温后，进行两阶段回火；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度320℃，保温20min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到610℃后，保温135min，即第二阶段回火，此阶段析出V、Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；保温结束后取出空冷；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
所述第二相颗粒包括V(C、N)、AlN、Mo2C。
所述快速空冷的降温速率为4℃/s。
所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
所述第二相特殊碳化物包括VC、Mo2C。
在经过上述工艺过程后螺栓的抗拉强度为920～1035MPa，断面收缩率为54.5～68.0％，-20℃冲击功在48.5～85KV2/J，硬度值为27.0～32.5HRC。
实施例3
一种耐大气腐蚀高强度螺栓，包括以下组分，以质量百分比计，C：0.30；Si：0.30；Mn：0.90；P：0.015；S：0.005；Ni：0.40；Cr：0.60；Cu：0.35；Mo：0.35；B：0.002；Als：0.03；Zr：0.03；Re：0.02；Ti：0.09；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：
S01，热锻成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1000℃下加热保温30min，保温结束后快速空冷到室温，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在880℃下加热使奥氏体化，每组试样加热保温40min，然后油淬，待冷至室温后，进行两阶段回火；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度350℃，保温20min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到580℃后，保温135min，即第二阶段回火，此阶段析出Ti、Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；保温结束后取出空冷；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
所述第二相颗粒包括Ti(C、N)、AlN、Mo2C。
所述快速空冷的降温速率为3℃/s。
所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
所述第二相特殊碳化物包括TiC、Mo2C。
在经过上述工艺过程后螺栓的抗拉强度为1030～1100MPa，断后伸长率为10～14.5％，断面收缩率为40.5～60％，-20℃冲击功在46.5～74KV2/J，硬度值为30.5～32.0HRC。
实施例4
一种耐大气腐蚀高强度螺栓，包括以下组分，以质量百分比计，C：0.25；Si：0.35；Mn：1.00；P：0.023；S：0.009；Ni：0.25；Cr：0.70；Cu：0.40；Mo：0.40；B：0.0010；Als：0.04；Zr：0.040；Re：0.040；Nb：0.07；V：0.08；Ti：0.07；Nb+V+Ti＝0.22％；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：
S01，热锻成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1150℃下加热保温30min，保温结束后快速空冷到室温，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在900℃下加热使奥氏体化，每组试样加热保温40min，然后油淬，待冷至室温后，进行两阶段回火；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度380℃，保温20min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到560℃后，保温90min，保温结束后取出空冷，即第二阶段回火，此阶段析出V、Nb、Ti、Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
所述第二相颗粒包括Ti(C、N)、V(C、N)、Nb(C、N)、AlN、Mo2C。
所述快速空冷的降温速率为2℃/s。
所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
所述第二相特殊碳化物包括TiC、VC、NbC、Mo2C。
在经过上述工艺过程后螺栓的抗拉强度为1030～1100MPa，断后伸长率为11～15.5％，断面收缩率为43.5～56％，-20℃冲击功在47.5～65KV2/J，硬度值为36.5～38.0HRC。
实施例5
一种耐大气腐蚀高强度螺栓，包括以下组分，以质量百分比计，C：0.25；Si：0.45；Mn：0.80；P：0.015；S：0.009；Ni：0.25；Cr：0.50；Cu：0.25；Mo：0.25；B：0.0030；Als：0.015；Zr：0.025；Re：0.035；Nb：0.05；V：0.09；Ti：0.04；Nb+V+Ti＝0.18％；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：
S01，球化退火冷镦成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1250℃下加热保温50min，保温结束后快速空冷至室温，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在840℃下加热使奥氏体化，每组试样加热保温50min，然后油淬，待冷至室温后，进行两阶段回火；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度450℃，保温30min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到550℃后，保温110min，即第二阶段回火，此阶段析出V、Nb、Ti、Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；保温结束后取出空冷；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
所述第二相颗粒包括Ti(C、N)、V(C、N)、Nb(C、N)、AlN、Mo2C。
所述快速空冷的降温速率为2.5℃/s。
所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
所述第二相特殊碳化物包括TiC、VC、NbC、Mo2C。
在经过上述工艺过程后螺栓的抗拉强度为1054～1152MPa，断后伸长率为12～16.5％，断面收缩率为47～57.2％，-20℃冲击功在47～67KV2/J，硬度值为37.1～38HRC。
总之，本发明充分利用螺栓钢中Cr、Cu、Mo、V、Nb、Ti等合金元素及其在热处理过程中形成的特殊析出相的弥散分布特点。Cr、Ni、Cu、Mo提高钢的耐蚀性特点，以及稀土元素Re的加入可净化钢液，脱氧脱硫，使钢中的带状硫化锰夹杂物逐渐变质为球状弥散分布的稀土夹杂，细化组织，提高力学性能，稀土元素主要通过使锈层致密及增强锈层与钢基体的附着力来提高钢的耐大气腐蚀性能，从而使得螺栓的抗拉强度高于1000MPa，断面收缩率不小于35％，断后伸长率不小于10％，-20℃冲击功不小于41KV2/J，具有抗拉强度高，韧塑性好，耐大气腐蚀性能优良的技术效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种耐大气腐蚀高强度螺栓，其特征在于：包括以下组分，以质量百分比计，C：0.20～0.40；Si：0.15～0.50；Mn：0.70～1.20；P≤0.025；S≤0.01；Ni：0.20～0.50；Cr：0.45～0.80；Cu：0.20～0.50；Mo：0.15～0.50；B：≤0.0030；Als≥0.015；Zr：0.015～0.045；Re：0.01～0.045；Nb、V、Ti可单独或三者组合加入；Nb、V、Ti单独加入时，含量不超过0.10％；Nb、V、Ti三者组合加入时，Nb+V+Ti≤0.22％；螺栓中气体含量：[N]≤0.008％，[H]≤0.0002％；余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种耐大气腐蚀超强度螺栓的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01，成型；
S02，析出相调整处理：对S01成型的螺栓在1000～1250℃下加热保温30～50min，保温结束后快速空冷，使细小的第二相颗粒充分均匀弥散析出并分布在螺栓的组织基体上；
S03，高温淬火：在析出相调整处理后采用高温淬火，在840～900℃下加热使奥氏体化，保温40～50min，淬火介质为油；
S04，两阶段回火：第一阶段回火的温度300～450℃，保温20～30min，此阶段析出富铜相ε-Cu；在第一阶段回火结束后不经冷却，继续升温到550～610℃后，保温90～135min，即第二阶段回火，此阶段析出V、Nb、Ti中的任意一种或三种以及Mo形成的细小的第二相特殊碳化物；
S05，机加工、滚丝和表面磷化处理。
3.根据权利要求2所述的一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，其特征在于：所述成型包括热锻成型或球化退火冷镦成型。
4.根据权利要求2所述的一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，其特征在于：所述第二相颗粒包括Ti(C、N)、V(C、N)、Nb(C、N)中的一种或三种和AlN、Mo2C。
5.根据权利要求2所述的一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，其特征在于：所述快速空冷的降温速率为1.5～4℃/s。
6.根据权利要求2所述的一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，其特征在于：所述第二相颗粒的粒径范围在0.5～10nm。
7.根据权利要求2所述的一种耐大气腐蚀高强度螺栓的制造方法，其特征在于：所述第二相特殊碳化物包括TiC、VC、NbC中的一种或三种和Mo2C。
CN202010040647.2A 2020-01-15 2020-01-15 一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法 Pending CN111155031A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010040647.2A CN111155031A (zh) 2020-01-15 2020-01-15 一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010040647.2A CN111155031A (zh) 2020-01-15 2020-01-15 一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111155031A true CN111155031A (zh) 2020-05-15

Family

ID=70562828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010040647.2A Pending CN111155031A (zh) 2020-01-15 2020-01-15 一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111155031A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111961808A (zh) * 2020-07-28 2020-11-20 苏州剑派实业有限公司 一种高强度耐腐蚀六角头螺栓的制备方法
CN112048604A (zh) * 2020-07-30 2020-12-08 四川六合特种金属材料股份有限公司 一种低合金高温螺栓的制备工艺
CN113151742A (zh) * 2021-04-15 2021-07-23 马鞍山钢铁股份有限公司 一种具有耐蚀高强高韧性合金工具钢及其热处理方法和生产方法
CN113667906A (zh) * 2021-07-22 2021-11-19 河钢股份有限公司 一种直条耐候高强度螺栓用精品钢及其生产方法
CN114892089A (zh) * 2022-05-21 2022-08-12 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种提高耐磨钢截面硬度均匀性的方法
WO2023184782A1 (zh) * 2022-04-01 2023-10-05 南京钢铁股份有限公司 一种热锻成型复合淬火组织细化高强度螺栓的制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017160525A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 新日鐵住金株式会社 高強度ボルト
CN108070796A (zh) * 2017-11-28 2018-05-25 燕山大学 一种抗延迟断裂1040MPa级耐候螺栓
CN108754303A (zh) * 2018-04-20 2018-11-06 北京交通大学 一种耐大气腐蚀及耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢
CN108950423A (zh) * 2017-05-27 2018-12-07 宝山钢铁股份有限公司 一种热轧双面搪瓷用高强钢、双面搪瓷钢及其制造方法
CN110468328A (zh) * 2019-08-05 2019-11-19 洛阳双瑞特种装备有限公司 一种钢结构螺栓用钢
CN110468341A (zh) * 2019-08-13 2019-11-19 南京钢铁股份有限公司 一种1400MPa级耐延迟断裂高强度螺栓及制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017160525A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 新日鐵住金株式会社 高強度ボルト
CN108950423A (zh) * 2017-05-27 2018-12-07 宝山钢铁股份有限公司 一种热轧双面搪瓷用高强钢、双面搪瓷钢及其制造方法
CN108070796A (zh) * 2017-11-28 2018-05-25 燕山大学 一种抗延迟断裂1040MPa级耐候螺栓
CN108754303A (zh) * 2018-04-20 2018-11-06 北京交通大学 一种耐大气腐蚀及耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢
CN110468328A (zh) * 2019-08-05 2019-11-19 洛阳双瑞特种装备有限公司 一种钢结构螺栓用钢
CN110468341A (zh) * 2019-08-13 2019-11-19 南京钢铁股份有限公司 一种1400MPa级耐延迟断裂高强度螺栓及制造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111961808A (zh) * 2020-07-28 2020-11-20 苏州剑派实业有限公司 一种高强度耐腐蚀六角头螺栓的制备方法
CN112048604A (zh) * 2020-07-30 2020-12-08 四川六合特种金属材料股份有限公司 一种低合金高温螺栓的制备工艺
CN113151742A (zh) * 2021-04-15 2021-07-23 马鞍山钢铁股份有限公司 一种具有耐蚀高强高韧性合金工具钢及其热处理方法和生产方法
CN113667906A (zh) * 2021-07-22 2021-11-19 河钢股份有限公司 一种直条耐候高强度螺栓用精品钢及其生产方法
CN113667906B (zh) * 2021-07-22 2023-01-31 河钢股份有限公司 一种直条耐候高强度螺栓用精品钢及其生产方法
WO2023184782A1 (zh) * 2022-04-01 2023-10-05 南京钢铁股份有限公司 一种热锻成型复合淬火组织细化高强度螺栓的制造方法
CN114892089A (zh) * 2022-05-21 2022-08-12 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种提高耐磨钢截面硬度均匀性的方法
CN114892089B (zh) * 2022-05-21 2023-09-05 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种提高耐磨钢截面硬度均匀性的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111155031A (zh) 一种耐大气腐蚀高强度螺栓及其制造方法
CN108728743B (zh) 低温断裂韧性良好的海洋工程用钢及其制造方法
CN114592109B (zh) 一种高强钢及其热处理工艺和应用
CN114369768A (zh) 热冲压成形用钢材、热冲压成形工艺及成形构件
CN111118406B (zh) 一种耐海洋大气腐蚀高强度螺栓的制造方法
CN114836694B (zh) 一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法
CN103131962A (zh) 一种高韧性的低合金高强度钢及其调质热处理方法
CN109609848A (zh) 高强韧抗疲劳纳米析出物增强马-奥复相钢及其制备方法
CN113249645B (zh) 一种高延性超高强韧钢及其制备方法
CN113136533B (zh) 一种低温用奥氏体不锈钢及其制造方法
CN105112782A (zh) 一种热轧态船用低温铁素体lt-fh40钢板及其生产方法
CN104988417A (zh) 屈服强度485MPa级耐蚀桥梁用结构钢板及其制造方法
CN109295391B (zh) 一种高强韧性非调质钢及其制备方法
CN108728742A (zh) 一种抗震耐火耐蚀钢以及中厚钢板和薄钢板的制造方法
CN113957346A (zh) 一种屈服强度不小于500MPa高性能桥梁钢及其制备方法和应用
CN115386805A (zh) 一种低屈强比高韧性桥梁耐候钢及其制造方法
CN113151742B (zh) 一种具有耐蚀高强高韧性合金工具钢及其热处理方法和生产方法
CN111979389B (zh) 一种铁素体低温钢锻件及其低温深冷制备方法
CN111304549B (zh) 一种高强高韧的含Cu低合金高强钢及其热处理方法
CN104651735A (zh) 一种韧性大于50J/cm2的低合金耐磨钢及生产方法
CN115627423B (zh) 一种1600MPa级的热轧卷板及其生产方法
CN116200662B (zh) 一种回火型低屈强比高性能桥梁耐候钢及其制造方法
CN115679194B (zh) 一种塑料模具钢板及其制造方法
CN115261717A (zh) 一种1800MPa级高强度自强韧防护用钢板及其制造方法
CN118256697B (zh) 一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200515

RJ01 Rejection of invention patent application after publication