[发明专利]一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法

说明书

本发明公开了一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法，属于高强度螺栓钢技术领域，解决了现有技术中无法在螺栓强度级别不变的条件下提高螺栓的疲劳性能的问题。本发明的螺栓钢成分按质量百分比计包括：C 0.32～0.45，Si 0.15～0.37，Mn 0.30～0.90，Cr 0.90～1.30，Mo 0.25～0.45，Ni 1.0～4.0，Cu 1.0～1.5，Al 0.5～2.0，P≤0.015，S≤0.010，N≤0.005，其余为Fe。本发明的制备方法包括如下步骤：热轧退火圆钢进行调质热处理，得到螺栓毛坯；对螺栓毛坯进行感应加热回火，使得螺栓毛坯的表面形成硬化层，得到高疲劳强度螺栓钢。本发明的高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法可用于螺栓的制造。

技术领域

本发明属于高强度螺栓钢技术领域，具体涉及一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法。

背景技术

高强度螺栓是高端装备制造业所需的基础零部件，广泛应用于桥梁、高铁、风电、汽车等领域，随着世界装备制造业不断发展，对基础连接紧固件的性能要求不断提高，对高强度螺栓的综合性能提出了更为严苛的要求，尤其是用于风电行业塔筒和叶片连接的螺栓，承受高强度交变应力疲劳载荷和大气海洋环境的腐蚀，需要具备抗疲劳能力、耐腐蚀、抗氢脆等综合性能。

在上述提及的各项性能中，强度级别提高后会带来氢脆的风险，因此，在螺栓强度级别不变的条件下很难提高螺栓的疲劳性能。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高疲劳强度螺栓钢及其制备方法、螺栓的制造方法，解决了现有技术中无法在螺栓强度级别不变的条件下提高螺栓的疲劳性能的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种高疲劳强度螺栓钢，其成分按质量百分比计包括：C 0.32～0.45，Si 0.15～0.37，Mn 0.30～0.90，Cr 0.90～1.30，Mo 0.25～0.45，Ni 1.0～4.0，Cu1.0～1.5，Al 0.5～2.0，P≤0.015，S≤0.010，N≤0.005，其余为Fe。

进一步地，上述高疲劳强度螺栓钢包括心部以及包裹心部的硬化层，硬化层的硬度大于心部的硬度。

进一步地，硬化层的厚度为1～3mm。

进一步地，上述高疲劳强度螺栓钢的微观组织按质量百分比计包括：NiAlCu析出相0.5～2.0和索氏体98～99.5。

进一步地，上述高疲劳强度螺栓钢，其成分按质量百分比计包括：C 0.35～0.40，Si 0.20～0.35，Mn 0.40～0.75，Cr 1.05～1.15，Mo 0.30～0.40，Ni 2.8～3.0，Cu 1.25～1.35，Al 1.0～1.5，P 0.005～0.01，S 0.002～0.004，N≤0.004，其余为Fe。

进一步地，上述高疲劳强度螺栓钢，其成分按质量百分比计包括：C 0.37～0.39，Si 0.25～0.30，Mn 0.35～0.80，Cr 1.0～1.2，Mo 0.28～0.42，Ni 2.5～3.5，Cu 1.2～1.4，Al 1.0～1.5，P 0.005～0.01，S 0.001～0.005，N≤0.004，其余为Fe。

进一步地，上述高疲劳强度螺栓钢的晶粒度为10级以上。

本发明还提供了一种高疲劳强度螺栓钢的制备方法，用于制备上述高疲劳强度螺栓钢，该制备方法包括如下步骤：

步骤1：热轧退火圆钢进行调质热处理，得到螺栓毛坯；

步骤2：对螺栓毛坯进行感应加热回火，使得螺栓毛坯的表面形成硬化层，得到高疲劳强度螺栓钢。

进一步地，热轧退火圆钢，可以采用如下方法制得：