一种高强度螺栓的制作方法

本发明涉及紧固件，具体的，涉及一种高强度螺栓。

背景技术：

1、高强度螺栓由于其受力可靠、稳定性好等优势被广泛应用于各项工程实践中，但由于实际应用环境复杂，在高温环境下螺栓需要承受高温、交变载荷，导致高强度螺栓还存在高温强度较低，且在高温下螺栓还被要求具有优异的耐磨性，以减少在反复拆卸的过程中磨耗，因此，需要开发出一种在高温下强度高且高温下耐磨性优异的螺栓，以满足在各种高温场景中的应用。

技术实现思路

1、本发明提出一种高强度螺栓，解决了相关技术中高强度螺栓在高温下的强度较低和耐磨性较差的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出一种高强度螺栓，包括螺栓，所述螺栓由以下质量百分比的组分组成：c 0.1%~0.15%、si 0.3%~0.45%、mn 0.35%~0.65%、cr 1%~2.5%、ni 0.6%~1%、mo 0.3%~0.6%、ti 0.35%~0.5%、al 0.15%~0.25%、nb 0.05%~0.08%、v 0.15%~0.20%、th 0.08%~0.15%、hf0.1%~0.3%、余量为fe和其他不可避免的杂质。

4、作为进一步的技术方案，所述螺栓由以下质量百分比的组分组成：c 0.1%~0.15%、si 0.3%~0.45%、mn 0.35%~0.65%、cr 1%~2.5%、ni 0.6%~1%、mo 0.3%~0.6%、ti 0.35%~0.5%、al 0.15%~0.25%、nb 0.05%~0.08%、v 0.15%~0.20%、th 0.08%~0.15%、hf 0.1%~0.3%、余量为fe和其他不可避免的杂质，且0.4%≤v+th+hf≤0.55%。

5、本发明中，通过将v、th和hf组分的和限定为0.4%~0.55%，进一步提高了螺栓在高温下的强度和耐磨性。

6、作为进一步的技术方案，所述螺栓由以下质量百分比的组分组成：c 0.1%~0.15%、si 0.3%~0.45%、mn 0.35%~0.65%、cr 1%~2.5%、ni 0.6%~1%、mo 0.3%~0.6%、ti 0.35%~0.5%、al 0.15%~0.25%、nb 0.05%~0.08%、v 0.15%~0.20%、th 0.08%~0.15%、hf 0.1%~0.3%、sm 0.1%~0.14%、余量为fe和其他不可避免的杂质，且0.4%≤v+th+hf≤0.55%。

7、本发明中，通过将v、th和hf组分的和限定为0.4%~0.55%的基础上，还引入了0.1%~0.14%的sm，进一步提高了螺栓在高温下的强度和耐磨性。

8、作为进一步的技术方案，还包括沉积于所述螺栓表面的nizr-pr耐磨层；所述nizr-pr耐磨层自下而上依次包括nizr层和pr层。

9、本发明中，通过在螺栓表面设置nizr-pr耐磨层，通过nizr层使得螺栓基体和pr层更紧密的结合，进一步提高了螺栓在高温下的耐磨性。

10、作为进一步的技术方案，所述nizr层的厚度为0.3~0.5μm；所述pr层的厚度为0.4~0.8μm。

11、作为进一步的技术方案，所述nizr层中zr的质量百分含量为15%~20%。

12、本发明还提出所述的一种高强度螺栓的制备工艺，包括以下步骤：

13、s1、按照所述质量百分比的组分称取原料后进行熔炼、精炼、浇铸成型，得到螺栓坯材；

14、s2、将所述螺栓坯材进行热处理，加工成型，得到螺栓；

15、s3、利用nizr靶材在所述螺栓表面沉积nizr层后，再利用pr靶材在所述nizr层上继续沉积pr层，得到含nizr-pr耐磨层的螺栓。

16、作为进一步的技术方案，所述加工成型依次包括抛光、搓丝、清洗处理。

17、作为进一步的技术方案，步骤s2中，所述热处理时先以100~120℃/h的升温速率升温至1050~1090℃，保温2~4h后，以130~160℃/h的冷却速率随炉冷却至室温。

18、作为进一步的技术方案，步骤s3中，所述沉积时的靶电流为50~80a，真空度为0.4pa~0.8pa。

19、本发明的工作原理及有益效果为：

20、本发明中，通过在螺栓组分中引入0.08%~0.15%的th和0.1%~0.3%的hf，显著提高了螺栓在高温下的强度和耐磨性。

技术特征：

1.一种高强度螺栓，其特征在于，包括螺栓，所述螺栓由以下质量百分比的组分组成：c0.1%~0.15%、si 0.3%~0.45%、mn 0.35%~0.65%、cr 1%~2.5%、ni 0.6%~1%、mo 0.3%~0.6%、ti0.35%~0.5%、al 0.15%~0.25%、nb 0.05%~0.08%、v 0.15%~0.20%、th 0.08%~0.15%、hf 0.1%~0.3%、余量为fe和其他不可避免的杂质。

2. 根据权利要求1所述的一种高强度螺栓，其特征在于，所述螺栓由以下质量百分比的组分组成：c 0.1%~0.15%、si 0.3%~0.45%、mn 0.35%~0.65%、cr 1%~2.5%、ni 0.6%~1%、mo0.3%~0.6%、ti 0.35%~0.5%、al 0.15%~0.25%、nb 0.05%~0.08%、v 0.15%~0.20%、th 0.08%~0.15%、hf 0.1%~0.3%、余量为fe和其他不可避免的杂质，且0.4%≤v+th+hf≤0.55%。

3. 根据权利要求2所述的一种高强度螺栓，其特征在于，所述螺栓由以下质量百分比的组分组成：c 0.1%~0.15%、si 0.3%~0.45%、mn 0.35%~0.65%、cr 1%~2.5%、ni 0.6%~1%、mo0.3%~0.6%、ti 0.35%~0.5%、al 0.15%~0.25%、nb 0.05%~0.08%、v 0.15%~0.20%、th 0.08%~0.15%、hf 0.1%~0.3%、sm 0.1%~0.14%、余量为fe和其他不可避免的杂质，且0.4%≤v+th+hf≤0.55%。

4.根据权利要求3所述的一种高强度螺栓，其特征在于，还包括沉积于所述螺栓表面的nizr-pr耐磨层；所述nizr-pr耐磨层自下而上依次包括nizr层和pr层。

5.根据权利要求4所述的一种高强度螺栓，其特征在于，所述nizr层的厚度为0.3~0.5μm；所述pr层的厚度为0.4~0.8μm。

6.根据权利要求4所述的一种高强度螺栓，其特征在于，所述nizr层中zr的质量百分含量为15%~20%。

7.根据权利要求4~6任意一项所述的一种高强度螺栓的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种高强度螺栓的制备工艺，其特征在于，所述加工成型依次包括抛光、搓丝、清洗处理。

9.根据权利要求7所述的一种高强度螺栓的制备工艺，其特征在于，步骤s2中，所述热处理时先以100~120℃/h的升温速率升温至1050~1090℃，保温2~4h后，以130~160℃/h的冷却速率随炉冷却至室温。

10.根据权利要求7所述的一种高强度螺栓的制备工艺，其特征在于，步骤s3中，所述沉积时的靶电流为50~80a，真空度为0.4pa~0.8pa。

技术总结本发明涉及紧固件技术领域，提出了一种高强度螺栓，螺栓由以下质量百分比的组分组成：C 0.1%~0.15%、Si 0.3%~0.45%、Mn 0.35%~0.65%、Cr 1%~2.5%、Ni 0.6%~1%、Mo 0.3%~0.6%、Ti 0.35%~0.5%、Al 0.15%~0.25%、Nb 0.05%~0.08%、V 0.15%~0.20%、Th 0.08%~0.15%、Hf 0.1%~0.3%、余量为Fe和其他不可避免的杂质。通过上述技术方案，解决了相关技术中的高强度螺栓在高温下的强度较低和耐磨性较差的问题。技术研发人员：申金星,申海鹏受保护的技术使用者：邯郸市睿智紧固件制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/21