[发明专利]一种40CrNiMo高强螺栓用钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种40CrNiMo高强螺栓用钢，按重量百分比计，C：0.37％‑0.44％、Si：0.17％‑0.37％、Mn：0.50％‑0.80％、P≤0.020％、S：0.010‑0.030％、Cr：0.60％‑0.90％、Ni：1.25％‑1.65％、Mo：0.15％‑0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了该高强螺栓用钢的制备方法。本发明工艺路径简单，成本低廉，效率高，而成分上控制S元素在0.010‑0.030％，能够有效提升材料切削加工性能。

技术领域

本发明涉及中碳高强合金，更具体地是指一种40CrNiMo高强螺栓用钢及其制备方法。

背景技术

螺栓作为紧固件广泛应用于工程机械、交通运输等领域，随着行业发展的不断规范，对螺栓的质量要求也日趋严苛，尤其防止零部件产生应力断裂失效从而要求螺栓具备较高的强度性能。40CrNiMo钢由于Cr、Ni、Mo合金成分的加入，一方面使铁素体强度和韧性得以提高，同时形成碳化物可进一步阻止奥氏体晶粒的长大，提高钢的回火稳定性，在使用过程中获得优异的综合性能。此外，由于不同领域和不同使用环境对于高强螺栓的性能要求有一定差异，而作为调质使用的40CrNiMo材料能够在热处理状态下满足不同层次需求。因此，40CrNiMo高强螺栓普遍被高速列车、风车发电以及汽车传动系统等连接领域选用。

公开号为CN103627969的名为“一种改进型40CrNiMo钢及其热处理工艺”的专利，其公开了通过调整40CrNiMo成分组成：C/0.38％-0.43％，Si/0.20％-0.35％，Mn/0.60％-0.80％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr/0.70％-0.90％，Ni/1.65％-2.00％，Mo/0.20％-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。该发明通过调整原有钢种成分组成，提高Ni元素的含量，从而使材料达到较高的强度指标。但是该成分体系中Ni元素和Mo元素均超出国家标准规范(GB/T 3077-2015中规定Ni/1.25％-1.65％、Mo/0.15％-0.25％)，用户一般不同意接受成分体系的更改。此外，该技术方法采用电炉+电渣重熔工艺生产，制备工艺复杂，生产成本高，无法大规模放量生产。

公开号为CN106435332的名为“一种低风速风电机组的40CrNiMoA中碳合金钢风电主轴制造方法”的专利，其介绍了钢材的化学成分：C/0.37％-0.44％，Si/0.17％-0.37％，Mn/0.50％-0.80％，P≤0.008％，S≤0.005％，Cr/0.60％-0.90％，Ni/1.25％-1.65％，Mo/0.15％-0.25％，Cu≤0.05％，As≤0.005％，Al≤0.005％，Sn≤0.005％，Sb≤0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。该发明主要适用于风电机组主轴，材料P、S等残余元素较低，且冶炼成型工艺采用电渣重熔和锻造成型方法，也造成生产成本较高，普通紧固件领域无法适用。此外，该品种也未提及钢中一定含量的硫元素对切削加工的影响。

综上所述，目前现有的40CrNiMo钢材的生产方法不利于紧固件行业高强螺栓领域的规模化、经济化的需求，而一种制备工艺简单、易于切削加工，性能质量优异且生产成本可控的生产方法则成为目前所需研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种40CrNiMo高强螺栓用钢及其制备方法，其制备工艺简单、性能稳定且能够生产成本低的40CrNiMo高强螺栓用钢。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一方面，一种40CrNiMo高强螺栓用钢，按重量百分比计，包含：

C：0.37％-0.44％、Si：0.17％-0.37％、Mn：0.50％-0.80％、P≤0.020％、S：0.010-0.030％、Cr：0.60％-0.90％、Ni：1.25％-1.65％、Mo：0.15％-0.25％，其余为Fe和不可避免的杂质。

另一方面，一种40CrNiMo高强螺栓用钢的制备方法，包括以下步骤：