[发明专利]一种轨道交通用耐热型10.9级紧固件用钢及其热处理工艺

说明书

本发明公布了一种轨道交通用耐热型10.9级紧固件用钢及其热处理工艺，所述的10.9级紧固件用钢按重量百分比含有：C 0.10％～0.20％、Si 0.10％～0.40％、Mn 0.30％～0.60％、Cr 1.30％～1.60％、V 0.20％～0.40％、Ni 4.00％～4.50％、W 0.80％～1.20％、Alt 0.015％～0.040％、Co 0.40％～0.80％、P≤0.015％、S≤0.015％、O≤0.0015％、N≤0.006％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。本发明紧固件用钢的热处理后组织为回火索氏体，常温力学性能和450℃高温力学性能均达到10.9级，缺口敏感度NSR值≥1.65，‑80℃低温冲击韧性≥75J，适用于制作应用于寒冷地区的轨道交通用耐热性10.9级高强度螺栓。

技术领域

本发明属于紧固件用钢技术领域，尤其涉及一种轨道交通用耐热型10.9级紧固件用钢及其热处理工艺。

背景技术

紧固件是我国装备制造业的基础性产业，国内铁路建设保持较快发展，不仅新建铁路和既有线改造为高速动车组、大功率机车、重载货车提供了新的市场需求，而且在役装备的更新换代也为紧固件提供了市场空间。近年来，开发具有特殊性能的高强紧固件用钢是热门课题。

中国专利CN 106086652 A公开了一种高强度耐热冷镦钢盘条及其生产方法，所得盘条制成的高强度螺栓在高温状态下服役，能够保持良好的强度及韧性指标，具有良好耐高温稳定性、强度及热强性，但该方法中钢不具有优良的低温韧性，不适用于跨越寒冷地区的轨道交通用紧固件。中国专利CN 106929623 B公开了一种10.9级高强度螺栓用钢热轧圆盘条的制备方法，该专利生产的高强度紧固件螺栓用钢热轧圆盘条具有洁净度高、淬透性好、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性和冷镦顶锻变形能力，不足之处是该钢并不具有显著的耐热性能，不适用于需经历高温条件的紧固件。中国专利CN 103173694 B公开了一种耐高温紧固件的制作方法，该发明生产出来的紧固件塑性好，硬度大，强度高。但该方法添加了大量的贵金属元素，制作成本极高，不适合轨道交通行业批量的推广使用。

综上所述，虽然国内在耐热紧固件和高强度紧固件方面有一定的技术积累，但鲜少有针对轨道交通行业的耐热紧固件用钢研究。随着轨道交通环境的复杂化，铁路车辆如高铁等经常行驶至零下十几摄氏度甚至更低的环境中，对钢材的低温冲击韧性显著提高，急需耐低温冲击优异的紧固件用钢；而随着列车时速不断提高，紧急制动时制动能量急剧增大，带来巨大的热应力，一些特殊位置如制动盘位置的紧固件需要经历高温约450℃左右的冷热疲劳。综上所述，急需开发适用于轨道交通行业可应用于寒冷地区的耐热性高强度紧固件用钢。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种轨道交通用耐热型10.9级紧固件用钢及其热处理工艺，可应用于寒冷地区的耐热性高强度紧固件用钢。

本发明的具体技术方案为：

一种轨道交通用耐热型10.9级紧固件用钢，所述的10.9级紧固件用钢按重量百分比含有：C 0.10％～0.20％、Si 0.10％～0.40％、Mn 0.30％～0.60％、Cr 1.30％～1.60％、V 0.20％～0.40％、Ni 4.00％～4.50％、W 0.80％～1.20％、Alt 0.015％～0.040％、Co 0.40％～0.80％、P≤0.015％、S≤0.015％、O≤0.0015％、N≤0.006％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

C：C是钢中最基本有效的强化和淬透性元素。C可以扩大和稳定奥氏体，从而提高耐热钢的高温强度。但随着其含量增大，延展性降低，因此C含量控制在0.10％～0.20％。

Si：Si是钢中有效强化的元素，尤其是C含量较低时，可适当提高Si含量保证强度，但若其过量会导致紧固件成形性降低，也会恶化常温塑性和热塑性，此外Si元素的提高会增加钢中碳的扩散，加剧钢材的脱碳，因此Si含量控制在0.10％～0.40％。