[发明专利]一种耐高温高性能合金紧固件及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属机械加工领域，涉及一种耐高温高性能合金紧固件及其生产工艺。

背景技术

随着我国振兴装备制造业进程的不断推进，产业升级速度不断加快，我国紧固件行业与世界各国经济的融合不断加速，这对我国紧固件行业的产品质量、技术水平提出了越来越高的要求。

我国2001年加入WTO并步入国际贸易大国的行列，紧固件产品大量出口到世界各国，世界各国的紧固件产品也不断涌入中国市场。紧固件作为我国进出口量较大的产品之一，实现与国际接轨，对推动中国紧固件企业走向世界，促进紧固件企业全面参与国际合作与竞争，都具用重要的显示意义和战略意义。

汽车工业目前使用的高强度螺栓包括 8.8 级、9.8 级、10.9 级和 12.9 级四个强度级别，通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢，也有非调质钢、硼钢、F-M 双相钢或低碳马氏体钢，而对更高强度级别的汽车用紧固件的研究及应用则近年才开始出现。

目前国内生产的螺栓钢要落后于国国外，像是能达到12.9级的螺栓钢仅有ML20MnVB、ML35CrMoV、35CrMo等几种材料。我国紧固件制造在金属材料、热处理、金属表面防护、装配方法等方面积累了一定的经验，但技术创新不多，与国外紧固件同行技术水平相比差距较大。随着汽车工业、高速铁路、大型建筑、航空航天等领域的发展，对紧固件的性能提出了更高的要求。未来紧固件将向高强度、高性能、节能环保、和专业化发展，以适应不同应用领域发展的需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种耐高温高性能合金紧固件及其生产工艺，以解决国内在紧固件领域生产工艺落后，紧固件强度无法达到12.9级以上的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种耐高温高性能合金紧固件，包括以下化学成分：

碳C：0.42%；硅Si：0.33%；锰Mn：0.70%；硫S≤0.030%；磷P≤0.030%；铬Cr：1.10%；镍Ni≤0.025%；铜Cu≤0.025%；钼Mo：0.20%；钒V：0.24%；铌Nb：0.03%。

上述合金紧固件能在500℃的温度环境下稳定工作。

本发明还提供了上述合金紧固件的生产工艺，步骤如下：

S1：将所选取的材料进行冷镦处理；

S2：对冷镦后的半成品进行热处理；

S3：对热处理之后的半成品进行滚压。

进一步的，所述生产工艺采用的原材料为42CrMoVNb。

进一步的，所述的原材料42CrMoVNb包括以下化学成分：

碳C：0.38%～0.45%；硅Si：0.17%～0.37%；锰Mn：0.50%～0.80；硫S：允许残余含量≤0.035%；磷P：允许残余含量≤0.035%；铬Cr：0.90%～1.20%；镍Ni：允许残余含量≤0.030%；铜Cu：允许残余含量≤0.030%；钼Mo：0.15%～0.25%；钒V：0.15%～0.40%；铌Nb：0.02%～0.10%。

进一步的，所述生产工艺步骤S2中的热处理采用N2-CH3OH氮基气氛热处理工艺。

进一步的，所述热处理工艺包括淬火和回火两个阶段。

进一步的，所述淬火阶段的温度为940℃，所述回火阶段的温度为610℃。

本发明中所采用的原材料为42CrMoVNb。在原材料的筛选过程中，通过对比分析各类合金材料的化学成分，以不降低甚至提高回火温度为前提，选出高强度螺栓钢42CrMo钢为基础，通过提高钼含量和添加微合金元素钒、铌，并降低S、P、Si、Mn的含量，选用42CrMoVNb作为12.9级以上高强度螺栓原料钢种，以提高高强度螺栓的强韧性配合、耐延迟断裂性能和冷加工性能。

步骤S1是对所选取的材料42CrMoVNb进行冷镦处理，因42CrMoVNb是中碳钢且含有Cr、Mo合金元素，因而加工硬度化率较高，在冷镦头部时需采取一定的工艺措施。步骤S1采用螺栓杆部紧缩冷锻成型技术，相对减少螺栓头部成形的变形量，避免大变形量的螺栓头部直接冷镦带来的性能恶化。