[01647038]一种含镍铜的高强紧固件用钢及其热处理方法

①课题来源与背景：紧固件是作紧固连接用,且应用极其广泛的一类机械零件,广泛应用于各种机械、设备、车辆、铁路等上面,是很多核心设备中的关键性零部件之一。近年来,随着我国轨道交通行业的高速蓬勃发展,对高性能紧固件的需求量越来越大。但受国内高强紧固件强韧性不匹配问题的影响,大量轨道交通移动装备用高强紧固件仍需进口。传统用于制造紧固件的国产42CrMo钢,由于其化学成分配伍不合理,导致其力学性能不能满足要求。现有技术为了改进材料力学性能的不足,采用改进材料的处理方法来提高其力学性能和表面性能。 ②技术原理及性能指标： 本发明的一种含镍铜的高强紧固件用钢,包括如下质量百分比的组分：C：0.38~0.45%;Si：0.17~0.30%;Mn：0.60~0.80%;P≤0.010%;S≤0.010%;Cr：O.90~1.20%;Mo：0.15~0.22%;Ni：0.05~0.15%;Cu：0.10~0.20%;余量为Fe和不可避免的杂质。Ni和Cu含量比例为1:1~3。高强紧固件用钢包括如下质量百分比的组分：C：0.42%;Si：0.21%;Mn：0.74%;P：0.008%;S：0.004%;Cr：0.95%;Mo：0.213%;Ni：0.100%;Cu：0.200%;余量为Fe和不可避免的杂质,Ni和Cu含量比例为1：20。 本发明的一种含镍铜的高强紧固件用钢的热处理方法,将所述的高强紧固件用钢在920℃~930℃温度下,用淬火油进行淬火处理;油冷至低于200℃时回火,回火温度为550℃~580℃,保温时间为2.5~3.5h,出炉空冷至室温。高强紧固件用钢在930℃温度下,用淬火油进行淬火处理;油冷至室温时回火,回火温度为570℃,保温时间为3h,出炉空冷至室温。高强紧固件用钢在930℃温度下,用淬火油进行淬火处理;油冷至室温时回火,回火温度为570℃,保温时间为3h,出炉空冷至室温。 ③技术的创造性与先进性：本发明的一种含镍铜的高强紧固件用钢,对传统钢材中各个元素配比进行调整以及优化,控制硫、磷的含量,并适量增加微量合金元素镍和铜的含量,调整钢中镍和铜的比例为1：1~3,来解决铜含量提高带来的韧性下降的问题,从根本上解决了使用国产42CrMo钢制造紧固件的强韧性不能和使用要求很好匹配的问题;本发明的一种含镍铜的高强紧固件用钢的热处理方法,对高强紧固件用钢进行简单的920℃~930℃油淬+550℃~580℃高温回火热处理工艺,即可获得回火索氏体组织,并且有明显的碳化物析出,使钢具有较好的强度和韧性,整个热处理过程只需7个小时左右,节约了大量的时间成本,便于在工业中推广。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性：本发明公开了一种含镍铜的高强紧固件用钢及其热处理方法,经过油淬和高温回火后得到的组织均为回火索氏体组织,性能如下：抗拉强度Rm=1100~1135MPa,屈服强度Rel =980~1015MPa,伸长率A=14.5~17.2%,25℃,V型缺口冲击功AKv=70~90J,-20℃,V型缺口冲击功AKv=55~85J具有稳定的冲击性能和较高的强度,可用来制作10.9级耐延迟断裂高强度紧固件。 ⑤应用情况及存在的问题：本发明已成功应用于马鞍山钢铁股份有限公司高强度紧固件的试生产,生产结果：热处理后的微观组织为回火索氏体,其仍保留着马氏体板条形态,并且有明显的碳化物析出;经过油淬和高温回火,得到的显微组织为回火索氏体组织,其使钢具有较好的强度和韧性;钢中的原板条马氏体尺寸较小。 ⑥历年获奖情况：无 ⑦成果简介： 本发明的一种含镍铜的高强紧固件用钢,包括如下质量百分比的组分：C：0.38~0.45%;Si：0.17~0.30%;Mn：0.60~0.80%;P≤0.010%;S≤0.010%;Cr：O.90~1.20%;Mo：0.15~0.22%;Ni：0.05~0.15%;Cu：0.10~0.20%;Ni和Cu含量比例为1:1~3;余量为Fe和不可避免的杂质。具体的热处理过程为:将所述的高强紧固件用钢在920℃~930℃温度下,用淬火油进行淬火处理;油冷至低于200℃时回火,回火温度为550℃~580℃,保温时间为2.5~3.5h,出炉空冷至室温。