[发明专利]一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法，紧固件材料成分按照质量百分比计算，包括：C：0.1%‑0.12%，Si：0.55%‑0.75%，Mn：1.3%‑1.8%，Ta：0.8%‑1.4%，Cr：14.4%‑17.8%，Ni：8.3%‑11.2%，Y：0.006%‑0.012%，B：0.004%‑0.008%，S≤0.03%，P≤0.045%，余量为Fe以及不可避免的杂质。本发明所制备的紧固件材料是在现有的304不锈钢成分的基础上，进行了一定的调节得到，调节制备的紧固件材料不仅耐腐蚀性更强，能够应付海边高氯的环境，而且还提升了强度和韧性，使强度和韧性保持较高且平衡的水平。

技术领域

本发明涉及紧固件领域，具体涉及一种耐热高强度紧固件材料及其制备方法。

背景技术

紧固件是使用极为广泛的一种产品。在紧固件加工时，需要对待加工紧固件进行夹持定位，以便于车床对待加工紧固件进行可靠加工，以形成质量符合要求的紧固件成品。随着我国科学技术的飞速发展，装备制造业水平不断提高，石油石化、航空航天和造船等行业呈集群化发展，为了满足轻量化和耐腐蚀的需求，采用更高强度的不锈钢紧固件替代合金钢和碳钢紧固件是当今和未来发展的方向，不锈钢紧固件通常采用调质处理提高其强度、塑性和韧性等机械性能，目前的调质处理工艺制得的产品硬度、强度不足，而且报废率较高。

此外，目前市场上最常用的紧固件不锈钢材料为304型号的奥氏体型不锈钢，304不锈钢内含有较多的铬，所以不容易生锈，但是在靠海附近的盐碱环境中使用时，高氯的条件下304不锈钢的表面会产生点蚀，即小范围的局部腐蚀，且其扩散范围超出了铬的防护范围，此外，304不锈钢的强度偏低，如果增强则又会出现韧性降低，现有的技术无法使其兼具高强度和高韧性的优点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种耐热、耐腐蚀、高强度且高韧性的紧固件材料及其制备方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明第一个目的是提供一种耐热高强度紧固件材料，成分按照质量百分比计算，包括：

C：0.1%-0.12%，Si：0.55%-0.75%，Mn：1.3%-1.8%，Ta：0.8%-1.4%，Cr：14.4%-17.8%，Ni：8.3%-11.2%，Y：0.006%-0.012%，B：0.004%-0.008%，S≤0.03%，P≤0.045%，余量为Fe以及不可避免的杂质。

优选地，所述耐热高强度紧固件材料的制备原料包括生铁、高纯碳粉、高纯金属硅、高纯铬粉、高纯镍粉、六硼化钇和二硒化钽。

更优选地，所述生铁的含铁量为92.2%-96.8%，含碳量为2.2%-4.5%。

本发明第二个目的是提供一种耐热高强度紧固件材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将生铁从转炉的炉顶内加入，通过不断地升温，直至全部熔融后，再依次加入原料高纯铬粉、高纯镍粉、六硼化钇，搅拌得到钢液；

（2）向转炉内小幅度地吹氧，并且不断地旋转转炉，以除去多余的碳，得到低碳钢液；

（3）依次向低碳钢液内投入脱硫剂，不断旋转转炉，控制硫含量低于0.03%，之后再投入脱磷剂，继续不断旋转转炉，控制磷含量低于0.045%，即脱硫脱磷钢液；

（4）向脱硫脱磷钢液内投入脱氧铝粉，从而脱除钢液中的氧，得到脱氧钢液；

（5）向脱氧钢液内加入高纯碳粉，调节控制碳元素至所需的含量，之后再加入二硒化钽，混合均匀后，得到预处理钢液；

（6）在惰性气体的保护下，将预处理钢液转移至预热后的钢包精炼炉内，底部吹氩，通过仪器检测钢液的具体成分含量，然后再微调加入不足的成分，以使各成分保持在所需的范围内，得到精炼钢液；

（7）将精炼钢液在模具内完成浇铸成锭，然后经过轧制形成粗钢材料；