[发明专利]高强度螺栓及其制备方法

说明书

一种高强度螺栓及其制备方法，涉及螺栓领域。该高强度螺栓包括螺栓体及设于螺栓体表面的氮氧碳共渗层；螺栓体中各成分的质量百分比为：C：0.35～0.40％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.8～1.0％，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.15～0.2％，V：0.10～0.15％，Ni：0.15～0.2％，Al：0～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。该高强度螺栓的制备方法包括以下步骤：将中碳低合金钢制成的螺栓胚体加热、淬火处理得到螺栓体；将螺栓体进行回火处理，并在回火处理的同时进行氮氧碳共渗处理。本申请提供的高强度螺栓及其制备方法能够改善制得的高强度螺栓的疲劳寿命和耐环境腐蚀性能。

技术领域

本申请涉及螺栓加工技术领域，具体而言，涉及一种高强度螺栓及其制备方法。

背景技术

高强度螺栓一般是指性能等级在8.8级以上的螺栓。高强度螺栓是一种重要的紧固件，其种类繁多并被大量应用于机械、舰船、轨道交通、桥梁等领域。高强度螺栓一般采用中低碳高强度钢制造，在制备过程中需要采用调质处理来改善其强韧性的同时提高耐疲劳性能。另外，几乎所有的高强度螺栓都需要进行表面防腐处理来改善耐环境腐蚀性能，以提高使用寿命和服役安全系数。

目前，高强度螺栓的主要表面防腐处理方法有磷皂化、电镀、化学镀，在进行表面防腐处理前还需要进行表面除油、酸洗、活化等前处理，这些前处理方式均会产生大量的废液排放，易造成严重的环境污染。同时在表面防腐处理的方法中，磷皂化防腐效果相对较差；电镀、化学镀防腐效果相对较好，但成本高，同时还会产生大量的废液。由此可见，高强度螺栓的表面防腐处理技术依然具有较大的改进和提升空间，高强度螺栓的防腐性能，尤其是耐酸雨和海洋环境的腐蚀性能还需要大幅度提升。

发明内容

本申请的目的在于提供一种高强度螺栓及其制备方法，以改善高强度螺栓的疲劳寿命和耐环境腐蚀性能。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种高强度螺栓，其包括由中碳低合金钢制成的螺栓体及设于螺栓体表面的氮氧碳共渗层；

其中，中碳低合金钢中各成分按质量百分比包括：C：0.35～0.40％，Si：0.4～0.6％，Mn：0.8～1.0％，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.15～0.20％，V：0.10～0.15％，Ni：0.15～0.2％，Al：0～0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本申请实施例提供的高强度螺栓包括中碳低合金钢制成的螺栓体及在螺栓体表面设置的氮氧碳共渗层，通过氮氧碳共渗层能够有效的改善制备得到的高强度螺栓的硬度和强度、耐蚀性和耐疲劳性能；此外，通过控制中碳低合金钢中各成分的质量百分比含量，能够保证高强度螺栓的螺栓体的性能稳定可靠，本申请提供的高强度螺栓是在35CrMo、42CrMo材质的基础上进一步在成分设计和制造工艺上进行改进，严格的控制C元素的含量，并提高Si、Mn元素的含量，通过加入V、Ni合金元素，能够获得成分组织均匀、洁净度高、晶粒较细的高强度螺栓，以保证制备得到的高强度螺栓的机械性能。

在一些可选的实施方案中，氮氧碳共渗层的表面还设有内含纳米多孔Fe-N合金粉末的锌铝涂层。

上述技术方案中，通过在氮氧碳共渗层的表面设置含有纳米多孔Fe-N合金粉末的锌铝涂层，能够进一步的改善高强度螺栓的耐蚀性能、阻尼性能和摩擦系数，从而保证制备得到的高强度螺栓能够具有一定的减震作用和放松性能。

在一些可选的实施方案中，锌铝涂层内含有质量百分比为3％～5％的纳米多孔Fe-N合金粉末；可选的，锌铝涂层的厚度为5μm～8μm。