本發(fā)明涉及緊固件，具體的，涉及一種高強度螺栓。

背景技術(shù)：

1、螺栓作為關(guān)鍵的連接元件，在諸多工程應(yīng)用領(lǐng)域，如大型橋梁、高層建筑以及重型機械等工程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。螺栓的強度性能直接關(guān)乎連接結(jié)構(gòu)的可靠性與穩(wěn)定性。伴隨工業(yè)的不斷發(fā)展，工程應(yīng)用對螺栓的強度要求愈發(fā)嚴苛。

2、傳統(tǒng)的普通螺栓在高負荷、高振動且對安全性有著極高要求的場合中，逐漸暴露出自身的局限性，其強度往往難以滿足復(fù)雜工況下的連接需求。鑒于此情況，為進一步拓展螺栓的服役范圍，開發(fā)一種高強度螺栓具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種高強度螺栓，解決了相關(guān)技術(shù)中螺栓強度較低的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提出一種高強度螺栓，由坯料加工而成，所述坯料包括基體和增強相，所述基體由以下重量百分比的組分組成：c?0.13%~0.22%、mn?0.6%~2.4%、v?0.6%~2.7%、zr?1.4%~2.4%、ni?0.1%~0.3%、cr?0.2%~0.5%、p≤0.01%、s≤0.01%，其余為fe以及不可避免的雜質(zhì)；所述增強相為氮化鉬，所述基體和增強相的重量比為100:2~6。

4、作為進一步的技術(shù)方案，所述mn和v的重量和與所述zr的重量之比為1≤(mn+v)/zr≤2。

5、本發(fā)明中，當mn和v的重量和與zr的重量之比為1≤(mn+v)/zr≤2時，有助于進一步提高螺栓的強度。

6、作為進一步的技術(shù)方案，所述mn的重量小于所述v的重量。

7、本發(fā)明中，當mn和v的重量和與zr的重量之比為1≤(mn+v)/zr≤2且mn的重量小于v的重量時，有助于進一步提高螺栓的強度。

8、作為進一步的技術(shù)方案，所述氮化鉬的平均粒徑為20~50μm。

9、作為進一步的技術(shù)方案，所述氮化鉬為鈦摻雜氮化鉬，所述鈦摻雜氮化鉬的原料包括鈦粉和氮化鉬。

10、本發(fā)明中，雖然氮化鉬以增強相的形式加入到基體中可以在一定程度上提高螺栓的強度，但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過在氮化鉬中摻雜鈦可以進一步提高螺栓的強度。推測認為：這是由于相較氮化鉬，鈦摻雜氮化鉬與鋼液的潤濕性能更好導(dǎo)致的。

11、作為進一步的技術(shù)方案，所述鈦粉的平均粒徑為50~100nm。

12、作為進一步的技術(shù)方案，所述鈦粉和氮化鉬的重量比為1:20~30。

13、本發(fā)明中，當鈦粉和氮化鉬的重量比為1:20~30時，有助于進一步提高螺栓的強度。

14、作為進一步的技術(shù)方案，所述鈦摻雜氮化鉬的制備方法，包括以下步驟：將鈦粉和氮化鉬混合均勻，熱壓燒結(jié)，粉碎，得到所述鈦摻雜氮化鉬。

15、作為進一步的技術(shù)方案，所述熱壓燒結(jié)時，溫度為1000~1200℃，壓力為20~30mpa，時間為2~4h。

16、本發(fā)明還提出所述的一種高強度螺栓的制備方法，包括以下步驟：

17、s1、按照基體的重量百分比組分配料，熔煉，得到鋼液；

18、s2、向所述鋼液中投入增強相，混合，澆鑄，得到坯料；

19、s3、所述坯料經(jīng)除鱗、冷鐓、螺紋加工、熱處理后，得到螺栓。

20、作為進一步的技術(shù)方案，步驟s3中，所述熱處理時，溫度為300~350℃，時間為1~2h。

21、本發(fā)明中，通過熱處理可以消除螺栓經(jīng)冷加工后的殘余應(yīng)力，使得螺栓的內(nèi)部組織形態(tài)達到最佳。

22、本發(fā)明的工作原理及有益效果為：

23、本發(fā)明中，一方面通過優(yōu)化基體的組分組成，另一方面引入氮化鉬增強相，使得螺栓具有較高的強度。其中，通過mn、v和zr的優(yōu)勢互補，共同提高了螺栓的強度。此外，氮化鉬增強相的加入，可以起到第二相粒子釘扎作用，提高螺栓抵抗外力的能力，從而提高螺栓的強度。

技術(shù)特征：

1.一種高強度螺栓，由坯料加工而成，其特征在于，所述坯料包括基體和增強相，所述基體由以下重量百分比的組分組成：c?0.13%~0.22%、mn?0.6%~2.4%、v?0.6%~2.7%、zr?1.4%~2.4%、ni?0.1%~0.3%、cr?0.2%~0.5%、p≤0.01%、s≤0.01%，其余為fe以及不可避免的雜質(zhì)；所述增強相為氮化鉬，所述基體和增強相的重量比為100:2~6。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述mn和v的重量和與所述zr的重量之比為1≤(mn+v)/zr≤2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述mn的重量小于所述v的重量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述氮化鉬的平均粒徑為20~50μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述氮化鉬為鈦摻雜氮化鉬，所述鈦摻雜氮化鉬的原料包括鈦粉和氮化鉬。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述鈦粉和氮化鉬的重量比為1:20~30。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述鈦摻雜氮化鉬的制備方法，包括以下步驟：將鈦粉和氮化鉬混合均勻，熱壓燒結(jié)，粉碎，得到所述鈦摻雜氮化鉬。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高強度螺栓，其特征在于，所述熱壓燒結(jié)時，溫度為1000~1200℃，壓力為20~30mpa，時間為2~4h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任意一項所述的一種高強度螺栓的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高強度螺栓的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述熱處理時，溫度為300~350℃，時間為1~2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及緊固件技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種高強度螺栓，螺栓由坯料加工而成，坯料包括基體和增強相，基體由以下重量百分比的組分組成：C?0.13%~0.22%、Mn?0.6%~2.4%、V?0.6%~2.7%、Zr?1.4%~2.4%、Ni?0.1%~0.3%、Cr?0.2%~0.5%、P≤0.01%、S≤0.01%，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)；增強相為氮化鉬，基體和增強相的重量比為100:2~6。通過上述技術(shù)方案，解決了相關(guān)技術(shù)中螺栓強度較低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：連紅校,連珂軒,游路飛,游路杰
受保護的技術(shù)使用者：河北恩泉緊固件制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26