一种高强度紧固件用贝氏体结构钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.04％～0.08％、Mn：1.20％～1.80％、Si：0.60％～0.80％、S：≤0.010％、P：≤0.010％、Nb：0.06％～0.08％、V：0.15％～0.25％、Ti：0.04％～0.06％、N：0.005％～0.010％、B：0.005％～0.007％、Als：≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。
【专利说明】—种高强度紧固件用贝氏体结构钢
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种高强度紧固件用贝氏体结构钢。
【背景技术】
[0002]紧固件为三大基础机械零部件之一。冷镦钢线材是制作螺栓、螺母、螺钉、铆钉等紧固件的主要原料。生产高强度紧固件可采用40Cr、35CrMo等合金结构钢作为材料，深加工后进行调质热处理。其生产工序:原材料检验一球化退火一酸洗一磷化处理一一次拔制—退火一酸洗一磷化处理一二次拔制一冷镦一搓丝一淬火、回火(调质处理)一电镀一产品性能检验。这种调质型紧固件生产方式，一方面制作材料需要添加合金元素增加了生产成本，另一方面由于需进行后续热处理，增加了能耗和降低了生产率。
[0003]随着“节能降耗”要求的提高和社会环境保护的加强，为了减少高强度紧固件生产中加工工序环节，开始采用非调质钢加工生产高强度紧固件，其生产工序:原材料检验一酸洗一磷化处理一线材拔制一冷镦一搓丝一时效处理一电镀一产品性能检验。这种非调质型紧固件生产方式，采取直接拔制和冷镦，取消了两次拔制的酸洗和磷化处理以及淬火、回火(调质处理)，大大简化了紧固件生产工序，提高了生产率，降低了能耗和成本，减少了污染排放。
[0004]中国专利CN1858284公开了一种超细晶非调钢盘条及其生产方法，其主要成分为:C:0.10 ~0.25%, S1:≤ 0.08%,Mn:0.80 ~1.70%, P:≤ 0.035%, S..≤ 0.035%, V,Nb、T1、Al微量，但该专利涉及一种10.9级以下级别高强度紧固件用非调质冷镦钢线材生
产方法。
[0005]中国专利CN101220439B公开了一种高强度紧固件用非调质双相冷镦钢及其制造方法，其主要成分为:c:0.06 ~0.15%, Si:0.60 ~0.90%, Mn:1.40 ~2.0%，P:^ 0.025 %, S: ≤ 0.025 %, Al: ≤ 0.04 %, N: ≤ 0.0060 %，V:0.03 ~0.10，Nb:0.04 ~0.08%，但该专利涉及一种8.8级和9.8级双相型高强度紧固件用非调质冷镦钢线材生产方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提出一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，通过调整钢的化学成分，该贝氏体结构钢组织结构呈粒状贝氏体，获得良好的综合力学性能，可达10.9级。
[0007]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.04% ~0.08%、Mn:L 20%~L 80%、S1:0.60% ~0.80%、S:≤ 0.010%,P:≤ 0.010%,Nb:0.06%~0.08%,V:0.15%~0.25%,Ti:0.04%~0.06%,N:0.005%~0.010%, B:0.005%~0.007%, Al s..≤ 0.035%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0009]优选，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.05%~0.07%、Mn:1.40%~1.60%、S1:0.65%~0.75%、S:≤ 0.010%、P:≤ 0.010%, Nb:
0.065%~0.075%, V:0.18%~0.22%, Ti:0.045%~0.055%, N:0.007%~0.009%,B:0.0055%~0.0065%, Al s .≤ 0.035%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010]最优选，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:
0.06%,Mn:1.50%,S1:0.70%,S..≤ 0.010%,P:≤ 0.010%,Nb:0.070%,V:0.20%,Ti:
0.050%,N:0.008%,B:0.0060%,Als S 0.035%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0011]本发明合金设计的理由如下:
[0012]C:C是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对于贝氏体型冷镦钢采取低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。
[0013]S1:Si是铁素体固溶强化元素，能显著提高钢的变形抗力，但Si含量过高，不利于冷加工塑性变形。
[0014]Mn:Mn是形成贝氏体组织最为有效的低成本合金元素，可强烈提高淬透性，推迟珠光体转变和铁素体转变，并起固溶强化和细化晶粒的作用，提高钢的强度和加工硬化性能。Mn与B相结合，可显著延长高温转变孕育期。本发明关键之一就是采取较高的Mn含量与微量的B相结合，使钢的最终组织为粒状贝氏体，具有良好的综合力学性能。但Mn含量过高时，会使钢的晶粒粗化趋势增大，也影响钢的冷加工塑性。
[0015]B:B是微合金化元素之一，微量的B元素就可以显著推迟铁素体开始析出线，促进空冷时贝氏体的形成，同时B元素降低晶界原子扩散系数，可强化晶界。
[0016]T1、Nb:添加微量T1、Nb以固N，并可以细化晶粒。
[0017]Als =Als的主要功能是脱氧剂，不宜过低，但过高影响连铸生产。
[0018]P、S:P虽是一种固溶强化元素，但易引起钢的冷脆和成分的偏析。S在钢中易生成MnS热脆相，引起热脆。故P和S含量越少越好。
[0019]V，N:在钢中与N结合形成VN粒子，VN粒子在高热输入焊接近缝区奥氏体中的析出，可促进晶内微细铁素体的转变，限制粒状贝氏体的长大。
[0020]本发明具有如下有益效果:
[0021]本发明的高强度紧固件用贝氏体结构钢的制备工艺，贝氏体结构钢金相组织为粒状贝氏体，盘条的力学性能为Rni≤860MPa, Rp0.2≤560MPa, A≤15%, Z≤50% ;可适用于生产冷加工变形量较大的10.9级高强度紧固件。采用本发明的紧固件用非调质贝氏体冷镦钢线材生产紧固件，可减少拔制工序，取消退火和调质热处理工序，缩短生产时间提高生产率，降低能耗和成本，减少污染排放。
【具体实施方式】
[0022]实施例一
[0023]一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.04%, Mn:1.80%, S1:0.60%, S:≤ 0.010%, P 0.010%, Nb:
0.08%,V:0.15%,Ti:0.06%,N:0.005%,B:0.007%,Als..≤ 0.035%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0024]实施例二
[0025]一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.08%, Mn:1.20%, S1:0.80%, S 0.010%, P 0.010%, Nb:0.06%,V:0.25%,Ti:0.04%,N:0.010%,B:0.005%,Als..( 0.035%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0026]实施例三
[0027]—种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.05%, Mn:1.60%, S1:0.65%, S:≤0.010%, P S 0.010%, Nb:0.075%, V:0.18%, Ti:0.055%, N:0.007%, B:0.0065%, Als..( 0.035%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0028]实施例四
[0029]一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.07%, Mn:1.40%, S1:0.75%, S:≤0.010%, P ≤0.010%, Nb:0.065%, V:0.22%, Ti:0.045%, N:0.009%, B:0.0055%, Als..( 0.035%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0030]实施例五
[0031]一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.06%, Mn:1.50%, S1:0.70%, S:≤0.010%, P ≤0.010%, Nb:
0.070%, V:0.20%, Ti:0.050%, N:0.008%, B:0.0060%, Als S 0.035%，余量为 Fe 及
不可避免的杂质。
【权利要求】
1.一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，其特征在于，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.04%~0.08%、Mn:1.20%~1.80%、S1:0.60%~0.80 %、S:≤ 0.010 %、P:≤ 0.010 %、Nb:0.06 % ~0.08 %、V:0.15 % ~0.25 %、T1:0.04%~0.06%, N:0.005%~0.010%, B:0.005%~0.007%, Als..( 0.035%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，其特征在于，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.05 %~0.07 %、Mn: 1.40 %~1.60%、S1:0.65% ~0.75%、S:≤ 0.010%、P:≤ 0.010%, Nb:0.065% ~0.075%, V:0.18%~0.22%,Ti:0.045%~0.055%,N:0.007%~0.009%,B:0.0055%~0.0065%,Als 0.035%，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的一种高强度紧固件用贝氏体结构钢，其特征在于，该贝氏体结构钢的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.06%, Mn:1.50%, Si:0.70%, S:≤0.010%,P:≤0.010%,Nb:0.070%,V:0.20%,T1:0.050%,N:0.008%,B:0.0060%,Al s 0.035%，余量为Fe及不可避免的杂质。
【文档编号】C22C38/14GK103789620SQ201210433529
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】华兆红 申请人:无锡市森信精密机械厂