[发明专利]轴承座式关节的高性能螺栓及其制造方法

说明书

本发明公开了一种轴承座式关节的高性能螺栓，其化学成分的质量百分比(wt％)为：C：0.20‑0.30％，Mn：0.45‑0.70％，Si≤0.08％，P≤0.01％，S≤0.01％，Ni：3.50‑3.85％，Cr：1.60‑2.20％，Mo：0.35‑0.55％，V：0.05‑0.10％，Nb：0.05‑0.10％，余量为Fe。本发明高性能螺栓的制造方法为：冶炼→模锻、正火回火→粗加工→调质处理→半精加工→去应力回火→表面处理→精加工。本发明高性能螺栓能够满足轴承座式关节等主传动万向轴对螺栓的高强韧性、高疲劳强度及耐腐蚀性的要求，从而提高轴承座式主传动万向轴使用寿命。本发明同时还提供了高性能螺栓的制造方法。

技术领域

本发明涉及一种高性能螺栓及其制造方法，尤其涉及用于承受大扭矩、大工作倾角、并承受附加弯矩和冲击振动，在水及油污、氧化皮、高温等恶劣的工况下使用的轴承座式关节等主传动万向轴的锁紧螺栓。

背景技术

主传动万向轴是各钢厂的碳钢、不锈钢、特钢等轧钢生产线的重要设备。现在的万向轴中进口件占多数。万向轴下线后的检测和修复也大多由国外制造商完成，万向轴修复周期长、成本很高，大大增加了钢厂整体运行成本。

从图1可知，在主传动轴的轴承座式关节中，螺栓1连接十字轴总成2与叉头轴套4和叉头法兰3，螺栓1是传动轴中的核心零件。与进口螺栓相比，国产螺栓虽然在强度方面取得较大的突破，但韧性和接触疲劳强度往往不如进口产品，螺栓质量不稳定，在使用一定周期后会出现疲劳裂纹、断裂的问题，严重影响整个万向轴的使用寿命，现场更换麻烦，且一旦出现质量问题，将造成整条轧钢线停产。

具体地说，轴承座式关节主传动万向轴是轧钢生产线重要部件，设计扭矩一般在5000kN·m，5°工作倾角下关节附加弯矩约450kN·m，螺栓承受的最大拉应力可达850MPa。轴承座式关节螺栓设计要求不低于12.9级(即：σb≥1200MPa、σs≥1050MPa)，进口螺栓选用SNCM630材质，国产螺栓一般选用34CrNi3Mo、34Cr2Ni2Mo、30Cr2Ni2Mo、40CrNiMoA等。在检修过程中经常发现紧固螺栓存在疲劳裂纹及断裂、腐蚀问题，经分析，进口螺栓冲击功在89J左右，而国产螺栓冲击功仅75J左右，螺栓在高强度下冲击功较低是导致螺栓疲劳断裂的主要原因。同时，普通螺栓防腐工艺为发黑或达克罗，有效涂层薄、表面粗糙度差、对环境有害、表面硬度不高、耐磨性不好。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种高性能螺栓，它能够满足轴承座式关节等主传动万向轴对螺栓的高强韧性、高疲劳强度及耐腐蚀性的要求，从而提高轴承座式主传动万向轴使用寿命。本发明同时还提供了高性能螺栓的制造方法。

本发明轴承座式关节的高性能螺栓，其化学成分的质量百分比(wt％)为：C：0.20-0.30％，Mn：0.45-0.70％，Si≤0.08％，P≤0.01％，S≤0.01％，Ni：3.50-3.85％，Cr：1.60-2.20％，Mo：0.35-0.55％，V：0.05-0.10％，Nb：0.05-0.10％，余量为Fe。

进一步地，高性能螺栓其化学成分的质量百分比优选为：C：0.22％，Mn：0.51％，Si：0.056％，P：0.0005％，S：0.0019％，Ni：3.80％，Cr：1.88％，Mo：0.35％，V：0.08％，Nb：0.08％，余量为Fe。

进一步地，高性能螺栓其化学成分的质量百分比优选为：C：0.25％，Mn：0.66％，Si：0.046％，P：0.0008％，S：0.0012％，Ni：3.58％，Cr：2.14％，Mo：0.40％，V：0.09％，Nb：0.06％，余量为Fe。

进一步地，高性能螺栓其化学成分的质量百分比优选为：C：0.28％，Mn：0.62％，Si：0.06％，P：0.001％，S：0.001％，Ni：3.72％，Cr：1.96％，Mo：0.44％，V：0.07％，Nb：0.10％，余量为Fe。