[发明专利]一种长螺母

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧固件，具体涉及一种长螺母，属于长螺母材料技术领域。

背景技术

紧固件在市场上也称为标准件，是将两个或两个以上的零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度极高。紧固件是应用最广泛的机械基础件，需求量很大。常用的紧固件包括螺栓、螺钉、螺母等。

螺母即为螺帽，是采用螺母和螺栓之间的摩擦力进行自锁，但是在动载荷中这种自锁的可靠性就会降低。螺母在使用时，环境差异较大，低温、高温、酸碱性环境下都有可能，且螺母在使用时，需要承受较大的应力，因此螺母需要较好的性能。

现有技术中的螺母一般都采用整体金属结构，不仅质量重，用料成本高，且性能一般，作为设备连接紧固件，在设备中所占重量比较大，不利于降低设备的整体质量，影响生产、运输和使用等各个环节。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种含强度高、易焊接的长螺母。

本发明的上述目的可以通过以下技术方案得以实施：一种长螺母，由螺帽和螺杆组成，螺帽呈圆盘状且螺帽外径大于螺杆外径，在螺帽中部开设有与螺杆同轴设置的圆形凹孔且圆形凹孔深入至螺杆处，在螺杆外壁上开设有外螺纹，所述长螺母由三维网络氮化硅陶瓷/合金钢复合材料制成，所述三层层状多孔氮化硅陶瓷/合金钢复合材料包括体积百分比含量为30-50％的三层层状多孔氮化硅陶瓷和体积百分比含量为50-70％的合金钢。

本发明长螺母采用三层层状多孔碳化硅陶瓷/合金钢复合材料制成，三层层状多孔SiC陶瓷和合金钢互为支撑骨架，充分发挥SiC陶瓷和合金钢两类材料的优点，有效提高了长螺母的高温稳定性、耐磨损性、耐腐蚀性等。在复合材料中若氮化硅陶瓷的含量过高则会增加复合材料的脆性，降低复合材料的整体性能，而若氮化硅陶瓷的含量过低则复合材料的耐磨性和耐高温性能得不到提高。

在上述长螺母中，作为优选，所述合金钢由以下质量百分数的成分组成：C：0.17％-0.24％；Mn：1.30％-1.60％；Ti：0.04％-0.10％；Al：0.15％-1.20％，Cr：0.50％-1.20％，V：0.003％-0.01％，B：0.0005％-0.0035％；Si≤0.30％，S≤0.035％；P≤0.035％，其余为Fe。

本发明使用的钢中C含量为0.17-0.24％，是一种低碳钢，塑性和韧性较好，淬透性较高，经淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，所以具有较高的低温冲击韧性良好的加工性，且加工变形微小，抗疲劳性能相当好。在本发明长螺母复合材料的合金钢中，若碳含量过高，会导致合金钢心部韧性的下降，将C含量为0.17-0.24％，稳定地保证合金钢的心部有足够的塑性和韧性。由于低碳钢的强度和硬度会相对较低，本发明适当增加了Mn的含量，以提高合金钢的强度和硬度。同时，本发明的钢中还同时含有Ti、V两种微量元素，与Mn元素起协同作用，共同提高合金钢的强度和硬度。因为，Ti、V微量元素不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布Ti(C，N)，(C，N)，和V(C，N)析出颗粒，因此，可以同时起到细晶强化和弥散强化的作用。

另一方面，碳当量影响元素Mn在0-60nm深度存在富集现象，尤其在0-20nm深度内富集更为明显，Mn元素含量峰值可达12％，为母材中含量的8.5倍。Mn元素在表面的富集显著提高了表层碳当量，使得表层焊接性能急剧恶化。由此可知，表层合金元素Mn的富集是造成高强度合金钢不易焊接的主要原因，因此，严格控制合金钢中的Mn含量，避免多余的Mn在生产过程中在合金钢表面富集。Mn元素还与钢中含有的Cr、Ni、V、B四种元素起协同作用，提高钢的淬透性，从而使钢经渗碳淬火后提高钢的心部的强度和韧性。

由于化学成分的改变，其显微组织也发生改变，本发明的螺母板不仅具有较高的强度和硬度，还具有较高的塑性和韧性，且显著提高了螺母板的加工性能，使其易焊接。

进一步优选，所述合金钢由以下质量百分数的成分组成：C：0.18％-0.22％；Mn：1.40％-1.50％；Ti：0.05％-0.08％；Al：0.30％-1.00％，Cr：0.60％-0.80％，V：0.005％-0.008％，B：0.0008％-0.0030％；Si≤0.30％，S≤0.035％；P≤0.035％，其余为Fe。