[发明专利]一种耐延迟断裂合金螺栓材料及其生产工艺

说明书

本发明提供一种耐延迟断裂合金螺栓材料及其生产工艺，是由如下按重量百分比计的各化学成分制成：C 0.03‑0.06%、Si 0.6‑0.9%、Mn 1.2‑2.0%、Y 0.03‑0.1%、Zr 2‑4%、Sn 0.3‑0.6%、Ta 0.1‑0.4%、B 0.003‑0.006%、Mo 2‑3%、Ga 0.01‑0.03%、Sr 0.005‑0.01%、Sc 0.02‑0.05%、Ni 8‑10%、N 0.004‑0.01％、稀土元素0.002‑0.004%、S≤0.001%、F≤0.001%、P≤0.01%、硼化钛0.01‑0.03%，余量为Fe。本发明公开的耐延迟断裂合金螺栓材料强度高，耐延迟断裂性能好，硬度足，加工性能佳，生产成本低廉。

技术领域

本发明涉及合金螺栓的制造技术领域，尤其涉及一种耐延迟断裂合金螺栓材料及其生产工艺。

背景技术

紧固件在机械构件中起到联接、定位和密封等作用，其中螺栓用量最大。螺栓作为一种应用非常广泛的配件，从航空航天到日常生活都离不开。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进一步提高，同时，对螺栓材料的强度、延迟断裂性能等都提出了更高的要求。

现有的螺栓往往存在强度和耐延迟断裂性能不均衡的问题，随着螺栓强度的提高，特别是当抗拉强度超过1200MPa时，延迟断裂就变得十分突出，这是螺栓高强度化时遇到的一个最主要问题。高强度螺栓属于缺口零件，具有很好的缺口敏感性，容易在缺口应力集中的部位产生延迟断裂，因而其使用范围受到了限制。除此之外，市面上的螺栓还或多或少存在着硬度、加工性能有待进一步改善，生产成本较高的缺陷。

为了解决上述问题，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。

因此，开发一种强度高，耐延迟断裂性能好，硬度足，加工性能佳，生产成本低廉的耐延迟断裂合金螺栓材料及其生产工艺符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进高性能螺栓领域的发展具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种强度高，耐延迟断裂性能好，硬度足，加工性能佳，生产成本低廉的耐延迟断裂合金螺栓材料及其生产工艺。该生产方法简单易行，耗能低，设备投资小，生产效率和成品合格率高，适合连续规模化生产。

为达到以上目的，本发明提供一种耐延迟断裂合金螺栓材料，其特征在于，是由如下按重量百分比计的各化学成分制成：C 0.03-0.06%、Si 0.6-0.9%、Mn 1.2-2.0%、Y 0.03-0.1%、Zr 2-4%、Sn 0.3-0.6%、Ta 0.1-0.4%、B 0.003-0.006%、Mo 2-3%、Ga 0.01-0.03%、Sr0.005-0.01%、Sc 0.02-0.05%、Ni 8-10%、N 0.004-0.01％、稀土元素0.002-0.004%、S≤0.001%、F≤0.001%、P≤0.01%、硼化钛0.01-0.03%，余量为Fe。

优选的，所述稀土元素为Gd、Pr、Ce按质量比1:(2-4):(1-3)。

优选的，所述硼化钛为二硼化钛，粒径为100-300目。

本发明的第二个目的，在于提供一种所述耐延迟断裂合金螺栓材料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：按配比将原料铁、铁碳中间合金、铁硅中间合金、铁锰中间合金、铁钇中间合金、铁锆中间合金、铁锡中间合金、铁钽中间合金、铁硼中间合金、铁钼中间合金、铁镓中间合金、铁钪中间合金、铁锶中间合金、铁镍中间合金、氮、稀土元素、二硼化钛、S、P和F在真空感应炉中冶炼，浇注得到钢锭；接着将所述钢锭加热至一定温度后，依次经过保温、锻造、热处理，得到耐延迟断裂合金螺栓材料。