一种超高强度螺栓的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超高强度螺栓的制造方法，包括以下步骤：选用原材料并净化；清洗炉膛和钢包壁；使得净化处理后的原材料按照规定比例、工艺获得如下质量百分比钢锭：0.40≤C≤0.42，1.65≤Si≤1.75，0.60≤Mn≤0.70，S≤0.002，P≤0.005，0.70≤Cr≤0.85，1.80≤Ni≤1.95，0.40≤Mo≤0.48，0.07≤V≤0.09，其余为Fe；规定比例指各原材料的配比，规定工艺指原材料经真空感应炉和真空自耗炉冶炼得以均质以及二次精炼的工艺条件；对锻件进行强压快锻，高温淬火、低温回火；经机械加工后用高强度轧丝机滚丝，获得超高强度螺栓。本发明专利技术的优点是：各化学组分设计科学，采用先进的二次真空冶炼工艺，从而获得抗拉强度、屈服强度等力学性能和物理性能指标均满足要求的超高强度螺栓。

A Manufacturing Method of Super High Strength Bolts

【技术实现步骤摘要】
一种超高强度螺栓的制造方法
本专利技术涉及螺栓制造
，具体涉及一种超高强度螺栓的制造方法。
技术介绍
超高强度不锈钢的抗拉强度Rm≥1600Mpa，屈服强度Rp0.2≥1380Mpa才能被定性为超高强度钢，用超高强度钢制造的螺栓被称之超高强度螺栓。随着科学技术的发展，航空航天、深海工程、高铁、舰船、石化超高压容器连接件、盾构机紧固件均需要超高强度螺栓，如抗拉强度大于1600Mpa，并要求韧性好，断裂韧性≥100Mpam1/2。但现有的不锈钢种无法满足上述的性能指标要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种超高强度螺栓的制造方法，该制造方法通过控制钢锭的组份配比以及锻造方法，采用二次真空冶炼工艺，冶炼过程中严格控制有害元素，从而获得抗拉强度、屈服强度等力学性能和物理性能均满足要求的超高强度螺栓。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种超高强度螺栓的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步骤：选用微碳铬铁、0#镍板、钼丝以及原生态废钢作为原材料并进行净化；清洗炉膛和钢包壁；使得净化处理后的所述原材料按照规定比例以及规定工艺获得如下质量百分比的钢锭：0.40≤C≤0.42，1.65≤Si≤1.75，0.60≤Mn≤0.70，S≤0.002，P≤0.005，0.70≤Cr≤0.85，1.80≤Ni≤1.95，0.40≤Mo≤0.48，0.07≤V≤0.09，其余为Fe；所述规定比例指的是各所述原材料的配比，所述规定工艺指的是所述原材料经真空感应炉和真空自耗炉冶炼得以均质以及二次精炼的工艺条件；对所述锻件进行强压快锻；对所述锻件进行高温淬火、低温回火；经机械加工后用高强度轧丝机滚丝，获得超高强度螺栓。对所述锻件进行强压快锻的具体方法为：应用FM法宽钻强压快锻，始锻温度为1180±10℃，终锻温度为≥850±10℃，锻造比≥4。高温淬火温度为880±10℃，低温淬火温度为300℃。净化所述原材料的具体过程为：用5%稀硫酸进行酸洗清除污染物，再用清水进行洗涤，然后烘干。所述制造方法还包括以下步骤：在滚丝轧制后采用振动时效处理消除所述超高强度螺栓的残余应力。本专利技术的优点是：各化学元素组分设计科学，采用二次真空冶炼工艺，冶炼过程中严格控制有害元素，从而获得抗拉强度、屈服强度等力学性能和物理性能指标均满足要求的超高强度螺栓。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例：本实施例具体涉及一种超高强度螺栓的制造方法，该制造方法通过选用高纯洁净的原材料，采用二次真空冶炼工艺，冶炼过程中严格控制有害元素，从而获得抗拉强度、屈服强度等力学性能和物理性能指标均满足要求的超高强度螺栓。本实施例提供的一种超高强度螺栓的制造方法包括以下步骤：（1）选用高纯洁净的原材料：微碳铬铁、0#镍板、钼丝以及原生态废钢，采用5%的稀硫酸对上述原材料进行清洗，除去原材料表面可能存在的泥砂、灰尘、铁锈和油渍等污染物，再用清水洗涤去掉酸汁，然后进行烘干。（2）因炉膛壁和钢包壁上总有残余钢液，需要清除掉残余钢液中的有害元素，故在熔炼本钢种前先清洗炉膛和钢包，具体方法为：先熔炼2-3炉与本钢种化学元素基本相同的钢种将炉膛壁和钢包壁上的有害元素如Co、Pb、Sn、Sb、As、Bi清除干净。（3）将经净化处理后的原材料按规定比例进行配比，并采用二次真空冶炼，即用真空感应炉精炼，再进真空自耗炉精炼使其均质，炼制过程中严格控制有害元素Pb+Sn+Sb+As+Bi≤0.05%，二次精炼获得优质钢锭，所获得的钢锭的各组分如下表1：表1：元素C（%）Si（%）Mn（%）S（%）P（%）Cr（%）Ni（%）Mo（%）V（%）组分0.40-0.421.65-1.750.60-0.70≤0.002≤0.0050.70-0.851.80-1.950.40-0.480.07-0.09（4）采用足够大的锻锤，应用FM法宽钻强压快锻，始锻温度为1180±10℃，终锻温度则≥850±10℃，锻造比≥4。（5）将获得的螺栓锻件经精加工后进行热处理，高温淬火，温度为880±10℃，油淬，低温回火，回火温度为300℃。（6）经机械加工后，用高强度轧丝机滚丝，获得超高强度螺栓。（7）由于冷作加工、机械加工过程中往往会产生应力，通过对超高强度螺栓进行振动时效处理，从而有效消除其中的残余应力。（8）性能检测，对获得的超高强度螺栓进行性能测试，测试结果如下表2所示：表2：性能名称抗拉强度Rm（Mpa）屈服强度Rp0.2（Mpa）延伸率A%断面收缩率Z%断裂韧性（Mpa＊m1/2）数据≥1600≥1380≥10≥40≥90从上表2可以看出，利用本实施例中的制造方法制得的超高强度螺栓的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率以及断裂韧性等力学性能和物理性能均满足技术要求。为了进一步验证各化学元素组分之间的配比关系对螺栓成品各项性能的影响，本实施例提供了以下五组样品，各样品的化学组分如表3所示：表3:元素C（%）Si（%）Mn（%）S（%）P（%）Cr（%）Ni（%）Mo（%）V（%）样品10.371.610.530.00140.0030.651.720.370.06样品20.401.650.600.00150.0040.701.800.400.07样品30.411.700.650.00150.0040.771.880.440.08样品40.421.750.700.00200.0050.851.950.480.09样品50.441.790.760.00260.0060.912.010.530.10对上述五组样品继续进行性能检测，各项性能的检测结果如下表4所示：表4：由上表4可以看出，当各化学元素的配比低于本实施例组分范围下限时，样品的抗拉强度、屈服强度等性能不能满足技术要求，当各化学元素的配比在本实施例组分范围内时，样品的性能均可满足技术要求，但当各化学元素的配比高于本实施例组分上限时，样品的性能指标又不达标。本实施例的有益效果是：各化学元素组分设计科学，采用二次真空冶炼工艺，冶炼过程中严格控制有害元素，获得的超高强度螺栓的抗拉强度、屈服强度等力学性能和物理性能指标均满足要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高强度螺栓的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步骤：选用微碳铬铁、0#镍板、钼丝以及原生态废钢作为原材料并进行净化；清洗炉膛和钢包壁；使得净化处理后的所述原材料按照规定比例以及规定工艺获得如下质量百分比的钢锭：0.40≤C≤0.42，1.65≤Si≤1.75，0.60≤Mn≤0.70，S≤0.002，P≤0.005，0.70≤Cr≤0.85，1.80≤Ni≤1.95，0.40≤Mo≤0.48，0.07≤V≤0.09，其余为Fe；所述规定比例指的是各所述原材料的配比，所述规定工艺指的是所述原材料经真空感应炉和真空自耗炉冶炼得以均质以及二次精炼的工艺条件；对所述锻件进行强压快锻；对所述锻件进行高温淬火、低温回火；经机械加工后用高强度轧丝机滚丝，获得超高强度螺栓。

【技术特征摘要】
1.一种超高强度螺栓的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步骤：选用微碳铬铁、0#镍板、钼丝以及原生态废钢作为原材料并进行净化；清洗炉膛和钢包壁；使得净化处理后的所述原材料按照规定比例以及规定工艺获得如下质量百分比的钢锭：0.40≤C≤0.42，1.65≤Si≤1.75，0.60≤Mn≤0.70，S≤0.002，P≤0.005，0.70≤Cr≤0.85，1.80≤Ni≤1.95，0.40≤Mo≤0.48，0.07≤V≤0.09，其余为Fe；所述规定比例指的是各所述原材料的配比，所述规定工艺指的是所述原材料经真空感应炉和真空自耗炉冶炼得以均质以及二次精炼的工艺条件；对所述锻件进行强压快锻；对所述锻件进行高温淬火、低温回火；经机械加工后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈菊生，陈莉，陈坚，张健，柳豪，郭浩，
申请(专利权)人：上海加宁新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31