[发明专利]一种高强度螺栓材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度螺栓材料及其制备方法，在42CrMo钢的基础上添加了适量微合金元素Ti、Nb，其可与C、N元素生成碳氮化物颗粒细化奥氏体晶粒，形成氢陷阱，改善了材料的强度和韧性，提升了材料的耐延迟断裂性能；Mo元素等提高回火温度，降低了从材料表面侵入的氢的含量，有效阻止了材料延迟断裂敏感性增加；本发明的高强度螺栓材料添加了Ni元素，一方面Ni元素协同Ti、Nb等元素提高了材料的力学性能，另一方面Ni元素配合Mo元素提升了材料的耐延迟断裂性能；本发明的高强度螺栓材料降低了P、S和Mn等元素的含量，显著地降低钢中所含有的非金属夹杂物数量，降低了材料的延迟断裂敏感性。

技术领域

本发明涉及螺栓材料技术领域，尤其涉及一种高强度螺栓材料及其制备方法。

背景技术

高强度螺栓在汽车、机械制造、能源、交通、桥梁、建筑、化工及航空航天等领域应用广泛，其产品质量的可靠性对主体工作性能和结构安全性起着重要作用。随着制造业技术的发展，对螺栓的质量可靠性和稳定性要求也进一步提高，同时，对螺栓材料的强度、耐腐蚀性、加工性能及疲劳性能提出了更高要求。

现有技术中，申请号为201210468134.7的中国专利文献报道了一种高强度螺栓及其加工方法，该螺栓由高强度螺栓钢经冷镦成型、调质处理、精加工以及发黑处理而成，该高强度螺栓具有强度、硬度、塑性和韧性都较好、冷加工性能好以及使用寿命长等特点，然而调质过程中很容易使工件变形、开裂，降低了螺栓的成品率，同时调质热处理过程能耗高、经济性不高。申请号为201380015695.4的中国专利文献报道了一种加硼高强度螺栓用钢，即使为1100MPa以上的抗拉强度，耐延迟断裂性仍优异，然而该硼钢的抗回火软化的能力比低合金结构钢低，其回火温度要低50-100℃，因此以该材料制成的螺栓的延迟断裂敏感性相对较大，同时该材料并不能满足1400Mpa以上抗拉强度的使用，其局限性较大。

综上所述，制备抗拉强度大、硬度高、加工性能好以及耐延迟断裂性能优异的螺栓材料对于螺栓的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高强度螺栓材料及其制备方法，具有强度大，耐延迟断裂性能优异。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种高强度螺栓材料，包括以下重量百分比的成分：C：0.2-0.4％，Si：0.2-0.8％，N：0.004-0.02％，Mn：0.4-0.5％，Cr：0.5-1.5％，V：0.02-0.3％，Ti：0.02-0.1％，Mo：0.3-0.4％，Nb：0.02-0.05％，Ni：0.5-1.0％，P≤0.005％，S≤0.004％，余量为Fe。

优选的，Cr所占的重量百分比为1.0-1.5％。

优选的，V所占的重量百分比为0.15-0.3％。

优选的，Ti所占的重量百分比为0.05-0.1％。

优选的，Nb所占的重量百分比为0.04-0.05％。

本发明还提供一种高强度螺栓材料的制备方法，包括以下步骤：将42CrMo钢、钛铁、钒铁、铌铁和镍铁在真空感应炉中冶炼，浇注得到钢锭；将所述钢锭加热至1100-1300℃保温，锻造，空冷，得到高强度螺栓材料。

优选的，所述钢锭的质量为20kg。

优选的，保温时间为1-4h。

优选的，锻造得到直径为16mm的圆棒。

优选的，得到高强度螺栓材料的步骤中，终锻温度为800-1000℃。