本發(fā)明屬于高強度連接件的加工工藝，具體涉及一種高強度螺栓及其加工方法。

背景技術(shù)：

緊固件在機械構(gòu)件中起到聯(lián)接、定位和密封等作用，其中螺栓用量最大。隨著各類機械、設(shè)備、建筑工程的不斷大型化，以及功率、轉(zhuǎn)速的不斷提高，螺栓類零件的工作條件更加惡劣，工作應(yīng)力明顯提高，因此，要求螺栓鋼材具有更高的強度。例如超臨界、超超臨界發(fā)電機組所用的高壓給水泵是超臨界發(fā)電機組的關(guān)鍵設(shè)備，對水泵供水壓力的要求越來越高，使水泵密封與承壓作用的螺栓的強度要求也隨之提高；大型建筑網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不僅跨度大，而且大多是公共建筑，而高強度螺栓是用于空間鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點上的重要零件，它直接傳遞交變荷載引起的交變內(nèi)力，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接涉及人民生命財產(chǎn)安全；原有的汽車、摩托車用螺栓，尤其是發(fā)動機螺栓已難以滿足發(fā)動機高應(yīng)力化的要求，螺栓的高強度化能夠減小螺栓的尺寸，降低螺栓自身的質(zhì)量，有利于減輕汽車質(zhì)量、降低能源消耗；作為聯(lián)接、緊固部件，螺栓的高強度化還有利于汽車其他結(jié)構(gòu)的小型化和緊湊化。

與發(fā)達(dá)國家相比，我國高強度螺栓鋼的研究和開發(fā)水平還較落后，目前使用于關(guān)鍵領(lǐng)域的重要高強度連接件，基本靠進(jìn)口件。如何達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的性能要求一直是高強度螺栓及其加工工藝的難題及熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的不足，本發(fā)明提供了一種高強度螺栓及其加工方法，本發(fā)明所述的成分和方法所形成的高強度螺栓，螺栓強度等級可達(dá)14.9級，抗拉強度高，不易斷裂，耐疲勞和耐惡劣環(huán)境，綜合性能高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種高強度螺栓，其特征在于，螺栓的各化學(xué)成分的重量百分比應(yīng)滿足下述要求：C:0.38～0.45%，Si:0.15～0.35%，Mn:0.80～1.20%，P:≤0.025%，S:≤0.025%，Cr:0.80～1.20%，Mo:0.15～0.25%，Cu:≤0.25%,Ni:≤0.30%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

一種高強度螺栓的加工方法，具體包括如下步驟：

A、球化退火：將高強度螺栓鋼原料在爐內(nèi)進(jìn)行球化處理，球化退火溫度：760～850℃，保溫時間為2h，降溫至680～750℃，等溫1-2h退火，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷；

B、冷鐓成型：將步驟A中原料經(jīng)過除磷工藝，拉拔至螺栓所需的長度，在常溫下將切斷后的原料放入模具型腔內(nèi)，冷擠壓形成螺栓所需的頭部和桿部；

C、精加工：將步驟B的螺栓初品經(jīng)過滾壓成型機對螺栓進(jìn)行的滾壓處理，形成螺紋；

D、熱處理：將步驟C制成的螺栓在淬火油爐內(nèi)進(jìn)行淬火，其溫度控制在850～870℃，升溫時間10min，保溫時間30min后，進(jìn)行高溫回火，回火溫度為450～510℃，時間為60min，最后出爐后用油冷卻；

E、表面處理：將步驟D經(jīng)過熱處理制成的螺栓浸于含有電鍍?nèi)芤褐校婂冨儗雍穸葹?～10um。

優(yōu)選的，步驟A中球化退火溫度：780～800℃，保溫時間為2h，降溫至700～730℃，等溫2h退火，隨爐冷卻至400℃出爐空冷。

優(yōu)選的，在步驟B所述除磷工藝為：機械除鱗→水洗→酸洗→水洗。

優(yōu)選的，在步驟D所述用油冷卻時間為10min，冷卻溫度為≤70℃。

優(yōu)選的，在步驟E所述電鍍?nèi)芤簽殇\鎳合金溶液。

綜上所述，本發(fā)明由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1) 本發(fā)明利用了鉬固溶于鋼中，消除回火脆性、細(xì)化晶粒，同時提高鋼的淬透性的含量，不僅在強度和硬度上能夠達(dá)到要求，而且塑性和韌性得到了很大的提高，改善了螺栓的冷加工性能。

(2)本發(fā)明在高溫回火過程中降低了鋼的回火脆性，提高了螺栓的性能強度。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明一種高強度螺栓及其加工方法，作進(jìn)一步說明。

表1：本發(fā)明實施例中高強度螺栓的原材料組分（按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）

表1

實施例1：

選擇化學(xué)成分和質(zhì)量百分配比為表1中實施例1的組分。

其加工方法具體包括如下步驟：

A、球化退火：將高強度螺栓鋼原料在爐內(nèi)進(jìn)行球化處理，球化退火溫度：760℃，保溫時間為2小時，降溫至680℃，等溫1.5小時退火，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷；

B、冷鐓成型：將步驟A中原料經(jīng)過除磷工藝，除磷工藝為：機械除鱗→水洗→酸洗→水洗，拉拔至螺栓所需的長度，在常溫下將切斷后的原料放入模具型腔內(nèi)，冷擠壓形成螺栓所需的頭部和桿部；

C、精加工：將步驟B的螺栓初品經(jīng)過滾壓成型機對螺栓進(jìn)行的滾壓處理，形成螺紋；

D、熱處理：將步驟C制成的螺栓在鹽浴爐內(nèi)進(jìn)行淬火，其溫度控制在850℃，升溫時間10min，保溫時間30min后，進(jìn)行高溫回火，回火溫度為450℃，時間為60min，最后出爐后用油冷卻，油冷時間為10min，冷卻溫度為60℃；

E、表面處理：將步驟D經(jīng)過熱處理制成的螺栓浸于含有鋅鎳合金的電鍍?nèi)芤褐?，電鍍鍍層厚度?0um。

通過以上步驟制成成品螺栓。

實施例2：

選擇化學(xué)成分和質(zhì)量百分配比為表1中實施例2的組分。

其加工方法具體包括如下步驟：

A、球化退火：將高強度螺栓鋼原料在爐內(nèi)進(jìn)行球化處理，球化退火溫度：780℃，保溫時間為2小時，降溫至700℃，等溫2小時退火，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷；

B、冷鐓成型：將步驟A中原料經(jīng)過除磷工藝，除磷工藝為：機械除鱗→水洗→酸洗→水洗，拉拔至螺栓所需的長度，在常溫下將切斷后的原料放入模具型腔內(nèi)，冷擠壓形成螺栓所需的頭部和桿部；

C、精加工：將步驟B的螺栓初品經(jīng)過滾壓成型機對螺栓進(jìn)行的滾壓處理，形成螺紋；

D、熱處理：將步驟C制成的螺栓在鹽浴爐內(nèi)進(jìn)行淬火，其溫度控制在860℃，升溫時間10min，保溫時間30min后，進(jìn)行高溫回火，回火溫度為500℃，時間為60min，最后出爐后用油冷卻，油冷時間為10min，冷卻溫度為60℃；

E、表面處理：將步驟D經(jīng)過熱處理制成的螺栓浸于含有鋅鎳合金的電鍍?nèi)芤褐?，電鍍鍍層厚度?0um。

通過以上步驟制成成品螺栓。

實施例3：

選擇化學(xué)成分和質(zhì)量百分配比為表1中實施例3的組分。

其加工方法具體包括如下步驟：

A、球化退火：將高強度螺栓鋼原料在爐內(nèi)進(jìn)行球化處理，球化退火溫度：800℃，保溫時間為2小時，降溫至730℃，等溫2小時退火，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷；

B、冷鐓成型：將步驟A中原料經(jīng)過除磷工藝，除磷工藝為：機械除鱗→水洗→酸洗→水洗，拉拔至螺栓所需的長度，在常溫下將切斷后的原料放入模具型腔內(nèi)，冷擠壓形成螺栓所需的頭部和桿部；

C、精加工：將步驟B的螺栓初品經(jīng)過滾壓成型機對螺栓進(jìn)行的滾壓處理，形成螺紋；

D、熱處理：將步驟C制成的螺栓在鹽浴爐內(nèi)進(jìn)行淬火，其溫度控制在870℃，升溫時間10min，保溫時間30min后，進(jìn)行高溫回火，回火溫度為510℃，時間為60min，最后出爐后用油冷卻，油冷時間為10min，冷卻溫度為60℃；

E、表面處理：將步驟D經(jīng)過熱處理制成的螺栓浸于含有鋅鎳合金的電鍍?nèi)芤褐校婂冨儗雍穸葹?0um。

通過以上步驟制成成品螺栓。

實施例4：

選擇化學(xué)成分和質(zhì)量百分配比為表1中實施例4的組分。

其加工方法具體包括如下步驟：

A、球化退火：將高強度螺栓鋼原料在爐內(nèi)進(jìn)行球化處理，球化退火溫度：850℃，保溫時間為2小時，降溫至750℃，等溫2小時退火，隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷；

B、冷鐓成型：將步驟A中原料經(jīng)過除磷工藝，除磷工藝為：機械除鱗→水洗→酸洗→水洗，拉拔至螺栓所需的長度，在常溫下將切斷后的原料放入模具型腔內(nèi)，冷擠壓形成螺栓所需的頭部和桿部；

C、精加工：將步驟B的螺栓初品經(jīng)過滾壓成型機對螺栓進(jìn)行的滾壓處理，形成螺紋；

D、熱處理：將步驟C制成的螺栓在鹽浴爐內(nèi)進(jìn)行淬火，其溫度控制在870℃，升溫時間10min，保溫時間30min后，進(jìn)行高溫回火，回火溫度為490℃，時間為60min，最后出爐后用油冷卻，油冷時間為10min，冷卻溫度為60℃；

E、表面處理：將步驟D經(jīng)過熱處理制成的螺栓浸于含有鋅鎳合金的電鍍?nèi)芤褐?，電鍍鍍層厚度?0um。

通過以上步驟制成成品螺栓。

對實施例1-4制備的高強度螺栓的強度σb、硬度HRC、收縮率δ、伸長率ψ和韌性(沖擊吸收功Akv)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表2所示。

表2：本發(fā)明高強度螺栓的性能

表2

從表2可以看出，本發(fā)明加工而成的高強度螺栓強度達(dá)到14.9級，而且硬度、塑性和韌性都較好。

以上所述僅為發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。