紧固件用SA-540合金钢的强韧化工艺研究

doi:10.20057/j.1003-8620.2022-00109

特殊钢 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 89-94.DOI: 10.20057/j.1003-8620.2022-00109

紧固件用SA-540合金钢的强韧化工艺研究

王兆英^1,2,3,吴畏^1,2,3,赵振^1,2,3,罗文韬^1,3,宋金辉^1,3,喻峰^1,3

1重庆材料研究院有限公司，重庆400707;
2国家仪表功能材料工程技术研究中心，重庆400707;
3耐腐蚀合金重庆市重点实验室，重庆400707

收稿日期:2022-09-03 出版日期:2022-12-01 发布日期:2022-11-21
作者简介:王兆英(1975-),女，工程师

Strengthening and Toughening of SA-540 Alloy Steel for Fasteners

Wang Zhaoying^1,2,3,Wu Weil^1,2,3,ZhaoZhen^1,2,3,Luo Wentao^1,3,Song Jinhui^1,3,Yu Feng^1,3

1 Chongqing Materials Research Institute Co.,Ltd.,Chongqing 400707;
2 National Engineering Research Center for Instrument Functional Materials,Chongqing 400707;
3 Chongqing Key Laboratory of Corrosion-resistant Alloys, Chongqing 400707

Received:2022-09-03 Published:2022-12-01 Online:2022-11-21

摘要/Abstract

摘要： 通过成分优化(/%:0.35～0.46C,0.6～1.0Cr, 1.50～2.05Ni, 0.18～0.32Mo, 0.1V)、冶炼工艺(3 t VIM+ESR)以及热处理工艺(再次热处理工艺：850℃2 h水冷+590℃5 h水冷)的合理制定，获得了满足指标要求的紧固件用高强高韧SA-540合金钢材料。结果表明，为确保SA-540合金钢高温300℃规定塑性延伸强度R_p0.2≥860 MPa,室温抗拉强度应控制在1150～1170 MPa,仅有20 MPa的强度范围。对于经850℃2 h淬火/水冷+560℃5 h回火/水冷调质处理后室温抗拉强度超标的紧固件，可再次通过重新淬火并提高回火热处理温度(850℃2 h淬火/水冷+590℃5 h回火/水冷)使合金钢拉伸性能满足指标要求。SA-540合金钢淬火后随回火的温度升高，呈现抗拉强度和屈服强度下降、伸长率和断面收缩率增加的变化趋势。添加0.1%V的SA-540合金钢，可明显提高合金钢的强度和塑性指标，但低温冲击性能降低明显。

关键词: SA-540合金钢, 紧固件, 热处理, 拉伸性能

Abstract: In this paper,the SA-540 high strength and high toughness steel for fasteners is obtained by the optimization of composition(/%:0.35-0.46C,0.6-1.0Cr,1.50-2.05Ni,0. 18-0.32Mo,0. 1V),the reasonable formulation of smelting process(3t VIM+ ESR)and heat treatment process(re-heat treated at 850 ℃ for2 h water cooling+590 ℃ for 5 h water cooling). The results show that in order to ensure the specified plastic elongation strength R_p0.2≥860 MPa of SA-540 steel at 300 ℃,the tensile strength at room temperature should be controlled in the range of 1150- 1170 MPa, with only a strength window of 20 MPa. For the materials whose tensile strength at room temperature exceeds the standard after quenching at 850℃ for 2 h/water cooling +tempering at 560℃ for 5h/water cooling, the tensile properties of the alloy steel can meet the index requirements by reheating and quenching at 850 ℃ for2 h/water cooling + tempering at 590 ℃5 h/water cooling. With the increase of tempering temperature after quenching, the tensile strength and yield strength of SA- 540 steel decrease, and the elongation and reduction of area of steel increase. Adding 0. 1% vanadium to SA-540 steel can obviously improve the strength and plasticity of steel, but the low-temperature impact property decreases significantly.

Key words: SA-540 Alloy Steel, Fastener, Heat Treatment, Tensile Properties

王兆英, 吴畏, 赵振, 罗文韬, 宋金辉, 喻峰. 紧固件用SA-540合金钢的强韧化工艺研究[J]. 特殊钢, 2022, 43(6): 89-94.

Wang Zhaoying, Wu Weil, ZhaoZhen, Luo Wentao, Song Jinhui, Yu Feng. Strengthening and Toughening of SA-540 Alloy Steel for Fasteners[J]. Special Steel, 2022, 43(6): 89-94.

参考文献

[1]李战卫，于学森，沈奎，等.高强度汽车紧固件用钢SCr440 连续冷却和等温冷却组织转变研究及应用[J].特殊钢，2022, 43(2):90-94.
[2]孙淑玲，王琦.航空航天螺纹紧固件失效模式及预防[J].航空标准化与质量，2022,311(1):39-43.
[3]纪翔，张汛涛，宋先捷，等.不同热处理后航空紧固件用17-4PH钢耐腐蚀性及硬度的研究[J].热加工工艺，2022,50(20):130- 136.
[4]苗生沛，张辉.航空发动机用紧固件现状分析[J].科技创新与应用，2022,12(9):95-98.
[5]李英亮，李月，何文军，等.国内高端紧固件标准的不足与改进思路[J].航天标准化，2019(3):39-41.
[6]董瀚，廉心桐，胡春东，等.钢的高性能化理论与技术进展 [J].金属学报，2020,56(4):558-582.
[7]万积俊.核电用超大规格SA-540 B23材料特性研究[J].铸造工程，2021,45(6):9-13.
[8]郑兴文.SA540钢螺丝螺母热处理工艺[J].热处理，1999,53 (1):24-26.
[9]童明伟，袁泽喜，张开广，等.不同工艺条件下钒对微合金钢组织与性能的影响[J].金属热处理，2010,35(11):45-49.
[10]沈奎，江卓俊，于学森，等.微合金化铌钒对高碳钢组织转变影响[J].特殊钢，2019,40(4):62-65.
[11]李力军，杨瑞林.钒对低合金钢的组织及性能的影响[J].钢铁，1997,32(7):45-48,53.
[12]Liu H,Fu P,Liu H, et al. Effect of Vanadium Micro-Alloying on the Microstructure Evolution and Mechanical Properties of 718H Pre-Hardened Mold Steel[J]. Journal of Materials Science and Technology -Shenyang-,2019.35(11):2526-2536.
[13]BG Y A,BX S,CZ L B, et al. Effects of Vanadium on the Microstructure and Mechanical Properties of a High Strength Low Alloy Martensite Steel[J].Materials Design,2013,50(1):102-107.
[14]张卫攀，刘红艳，徐桂喜，等.高品质自卸车厢体用NM450耐磨钢板的开发[J].特殊钢，2022,43(3):39-42.
[15]杨玉婷，陈东方.G50超高强度钢冶炼工艺与韧性的相关性研究[J].特钢技术，2008,14(3):30-32.
[16]侯志全.SA-540B23CL.2核电用材料研制[J].特钢技术， 2016,22(3):48-51.
[17]崔忠圻，覃耀春，金属学与热处理-第2版[M].北京：机械工业出版社，2007:268-276.

紧固件用SA-540合金钢的强韧化工艺研究

Strengthening and Toughening of SA-540 Alloy Steel for Fasteners

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	彭峰, 李旭, 李博鹏, 张越, 王占忠, 郭士北. 紧固件用10.9级32CrB4调质圆钢的开发[J]. 特殊钢, 2024, 45(6): 8-11.
[2]	徐临超, 叶赛男, 王文权, 张新戈, 陆有, 郭威. 热处理工艺对锻造430F铁素体不锈钢组织和性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(6): 83-87.
[3]	孔祥伟, 侯美伶, 白云, 张剑锋. 螺纹加工顺序对A286紧固件室温疲劳性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(5): 119-122.
[4]	李晴. 固溶温度对GH4163合金显微组织及拉伸性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(5): 97-101.
[5]	李阳, 赵广迪, 臧喜民, 姜昊源, 王兆宇. B对Fe-Cr-B-C合金热处理后显微组织和强韧性的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(5): 25-33.
[6]	袁志钟, 陈露, 张伯承, 刘海明, 牛宗冉, 王致远, 鞠玉琳, 程晓农. LB/M复相热处理工艺对冷作模具钢DC53组织和力学性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(4): 153-160.
[7]	张宏, 李旭, 陈华, 唐琴, 李林森, 王立, 高首磊. 热处理工艺对140 ksi等级In718合金组织与性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(4): 139-145.
[8]	高培军, 杨密, 张涵, 王文先. 热处理温度对0Cr21Al6热轧板材组织结构及性能的影响[J]. 特殊钢, 2024, 45(3): 75-79.
[9]	徐浩, 刘建华, 刘洪波, 刘颖, 李民, 何杨. 高锰奥氏体低温钢发展现状、成分设计及热处理焊接工艺分析[J]. 特殊钢, 2024, 45(2): 8-17.
[10]	孔祥伟, 白云, 张剑锋. 8.8级非调紧固件用10B21盘条研究与开发[J]. 特殊钢, 2024, 45(1): 23-26.
[11]	阎超楠, 徐凯, 张文涛, 陈殿清, 袁相坤, 李麦麦. 利用在线热处理技术研发YL82B-QM高强钢绞线[J]. 特殊钢, 2023, 44(5): 43-46.
[12]	郭洛方, 徐凯, 高永彬, 孙强, 牛斌. 盐浴等温热处理对超高强硬线钢100Si组织和性能的影响[J]. 特殊钢, 2023, 44(3): 84-89.
[13]	赵成志, 张玉春, 李建新, 庞学东, 孙勇, 翟羽佳, 梁晓东. 冷拔变形量对30CrMnSiNi2A六角材晶粒度及脱碳判定的影响[J]. 特殊钢, 2023, 44(3): 109-113.
[14]	齐明, 梁晓东, 韩大虹, 任建民, 张智超, 王旭. 冷却速率对新型C61齿轮钢力学性能和微观组织的影响[J]. 特殊钢, 2023, 44(2): 80-83.
[15]	张冰冰, 白亚冠, 张鑫, 聂义宏. 固溶和时效处理时间对IN706合金组织与性能的影响[J]. 特殊钢, 2022, 43(4): 75-81.