[发明专利]一种高韧性合金螺栓及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性合金螺栓，具体涉及螺栓加工技术领域，包括如下元素：碳、硅、镍、铬、钒、铝、钼、钛、铜、锆、铒、铅、硫、磷，余量为铁和不可避免的杂质。本发明中镍、铜、铝和锆的添加能够提高合金螺栓的韧性，铒作为稀土元素具有净化作用以及弥散分布作用，但是铒在合金钢中容易与铝形成在晶界富集的粗大的A13Er，使得合金螺栓的强度和韧性降低，而锆的添加能够减少Er在晶界富集的倾向性，在合金钢中形成尺寸细小、分布更加弥散的Al3(ZrEr)，Al3(ZrEr)是合金钢中的强化相，使得合金螺栓的韧性更好，铒能够改善由于添加铅元素造成的开裂、断条现象，提高合金螺栓的加工性能。

技术领域

本发明涉及螺栓加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种高韧性合金螺栓及其制备方法。

背景技术

螺栓是一种机械零件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。由头部和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，又可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。而法兰螺栓是螺栓中的一种，法兰螺栓由六角头和法兰盘(六角下面的垫片和六角固定一体的)和螺杆(带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的一体的螺栓。

而钢是所有金属中用途最广泛的一种材料，在航空、核能、舰船、石化等工业领域广泛应用，近年来向交通运输(汽车、火车)、厨房用具、家用电器、建筑装饰等民用领域发展。因此，钢材的性能与人们的生活安全密切相关。而螺栓大多采用铝合金和钢件制作而成。

近些年，随着螺栓工艺不断的改进，螺栓的性能也在跟进需求不断的发生改变，现代工业对螺栓的要求越来越高，目前传统钢结构的螺栓组件韧性不足，在使用过程中容易发生断裂现象，造成安全事故的发生以及经济的损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性合金螺栓及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高韧性合金螺栓，包括按重量百分数计的如下元素：碳0.02-0.08％、硅0.05—0.15％、镍0.5—1.5％、铬0.2—0.6％、钒0.05—0.10％、铝0.25—0.65％、钼0.1_0.3％、钛0.2—0.6％、铜0.3—0.8％、锆0.3—0.6％、铒0.5-1％、铅0.08-0.15％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。

在一种优选的实施方式中，包括按重量百分数计的如下元素：碳0.04-0.06％、硅0.08—0.12％、镍0.8-1.2％、铬0.3—0.5％、钒0.06-0.09％、铝0.35-0.55％、钼0.150.25％、钛0.3-0.5％、铜0.50.6％、锆0.4-0.5％、铒0.7-0.8％、铅0.1-0.12％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。

在一种优选的实施方式中，包括按重量百分数计的如下元素：碳0.05％、硅0.1％、镍1％、铬0.4％、钒0.08％、铝0.45％、钼0.2％、钛0.4％、铜0.55％、锆0.45％、铒0.75％、铅0.11％、硫≤0.015％、磷≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质。

在一种优选的实施方式中，所述不可避免的杂质的含量低于0.005％，所述磷和硫的含量不为零。

本发明还提供一种高韧性合金螺栓的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤一：将称取的合金钢和纯铁导入冶炼炉中进行初步冶炼，初步冶炼完成后将钢液在惰性气体保护下导入精炼炉中，加入碳、硅、硫和磷后升温至1300—1350℃处理10-20min后进行脱氧脱硫处理，然后将称取的镍、铬、钒、铝、钼、钛、铜、锆、铒和铅加入到精炼炉中在1400—1500℃条件下熔融混合精炼得到混合钢液；

步骤二：对步骤一中的混合钢液进行取样分析各元素的含量，根据分析结果调整各元素含量在上述范围内；