[发明专利]一种用于高强度螺栓的钒铌硼钢铁材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于高强度螺栓的钒铌硼钢铁材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比包括：碳0.39‑0.46％、硅0.15‑0.30％、锰1.45‑1.60％、磷≤0.015％、硫≤0.015％、钼0.35‑0.45％、铬1.25‑1.40％、镍≤0.25％、铜≤0.25％、硼0.0005‑0.0025％、钒0.15‑0.30％、铌0.05‑0.10％、铝0.03‑0.08％，余量为铁。该材料具备良好的加工性和淬透性，多种元素协同作用，可有效地提高钢的强度和韧性。还公开了该钢铁材料的制备方法，采用氧气顶吹转炉冶炼和炉外精炼，配以连铸技术，可保证其化学成分控制在设计范围内。

技术领域

本发明属于高强度紧固件技术领域，尤其涉及一种用于高强度螺栓的钒铌硼钢铁材料及其制备方法。

背景技术

目前，我国高强度螺栓制造技术停留在12.9级的等级水平。国家现行标准GB/T3098.1仅规定有12.9及以下等级螺栓力学性能指标，对12.9级以上高强度螺栓未作要求；国家标准GB/T6478、GB/T3077中规定的紧固件材料，其性能可以达到12.9级水平，但不能达到更高级别14.9级的性能要求。我国现阶段14.9级和更高级别高强度螺栓材料及工艺技术仍处于空白状态。例如，常用合金钢35CrMo和42CrMo是不能兼顾达到14.9级的强度、韧性和塑性等综合力学性能指标，特别是低温韧性和高温强度的保证。

现有技术制造高强度14.9级螺栓可以通过两个途径予以保证：一是所用材料的成分组成能够达到螺栓基本性能要求；二是通过一定的工艺方法实现高强度螺栓设计要求，保证螺栓达到14.9级高强度。

要达到高强度14.9级螺栓综合力学性能的强度、屈服比、塑性等指标，螺栓在专用设备上完成制造的程式化工序为：热轧线材→一次热处理→冷拔→中间热处理→冷拔→中间热处理→冷镦→加工螺纹→最终热处理等工序处理。其中，冷拔和冷镦成型要求高强度14.9级螺栓材料具备优良的加工性能，而现有的螺栓钢铁材料都难以达到该要求。现阶段用于加工螺栓的材料普遍存在塑性不能适应冷拔冷镦加工，必须进行中间热处理来恢复塑性，工序多，能耗高，周期长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种用于14.9级高强度螺栓且不含钛的钢铁材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种用于高强度螺栓的钢铁材料，其含有的化学元素成分及其质量百分比包括(见表1)：碳0.39-0.46％、硅0.15-0.30％、锰1.45-1.60％、磷≤0.015％、硫≤0.015％、钼0.35-0.45％、铬1.25-1.40％、镍≤0.25％、铜≤0.25％、硼0.0005-0.0025％、钒0.15-0.30％、铌0.05-0.10％、铝0.03-0.08％，余量为铁。

表1：本发明高强度螺栓的钢铁材料的化学元素成分(质量百分比)