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1、第36卷第3期钢铁Vol.36,No.32001年3月IRONANDSTEELMarch2001·综合论述·3耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发惠卫军董瀚翁宇庆(钢铁研究总院)(中国金属学会)摘要介绍了高强度螺栓钢的发展趋势以及耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发情况。关键词延迟断裂高强度钢低合金钢氢脆aDEVELOPMENTOFHIGHSTRENGTHBOLTSTEELSWITHHIGHDELAYEDFRACTURERESISTANCEHUIWeijunDONGHan(CentralIronandSteelResearchInstitut
2、e)WENGYuqing(TheChineseSocietyforMetals)ABSTRACTThispaperpresentsthedevelopmenttrendsofhighstrengthboltsteelsandtheresearchanddevelopmentofhighstrengthboltsteelswithhighdelayedfractureresistance.KEYWORDSdelayedfracture,highstrengthsteel,lowalloysteel,hydrogenembrittleme
3、nt[1]1高强度螺栓钢的发展趋势强度级别均在918级以上。目前,一些汽车、建设一般使用的高强度螺栓的强度水平分为818、机械用螺栓甚至要求抗拉强度大于1400MPa,参见[2]918、1019和1219级四个级别,通常为调质处理的图1。中碳钢或中碳合金钢,也有非调质钢、硼钢、F2M双随着强度的提高,特别是当抗拉强度超过1200相钢或低碳马氏体钢。MPa时,延迟断裂就变得十分突出,这是低合金回随着汽车、机械、建筑、轻工等各个生产部门的火马氏体钢高强度化时遇到的一个最主要的问题。发展,对制造各类紧固件(如螺栓、螺钉、螺母等)使高强度螺栓
4、属于缺口零件,具有很高的缺口敏感性,用的材料提出了更高的要求,如在汽车的高性能化容易在缺口集中部位如杆与头部的过渡处或螺纹根和轻量化、建筑结构的高层化以及大桥的超长化等部产生延迟断裂。因此,高强度螺栓的延迟断裂是一[2,3]方面,对作为联接部件的螺栓提出了高设计应力和个十分典型的事例,见图2、3。例如在日本,以前轻量化的要求,在这方面尤以汽车制造业的要求最对抗拉强度超过1200MPa的螺栓钢多采取消极回强烈,原有的汽车用螺栓,尤其是发动机螺栓已难以避的办法。在1967年JISB1186修订中,螺栓级别满足汽车发动机高应力化的要求。对此
5、,最有效的措分为F8T、F10T、F11T,明确废止F13T级螺栓;施便是螺栓钢的高强度化,在美国,汽车使用的螺栓1977年以后,即使在正常强度范围内使用的F11Ta3国家重点基础研究发展规划(973)资助项目(G1998061503)联系人:惠卫军,高级工程师,北京(100081)钢铁研究总院结构材料研究所·70·钢铁第36卷图1不同应用部门使用的高强度[2]螺栓的强度水平图2强度对低合金马氏体钢延迟Fig11Strengthlevelsofhighstrengthboltsused[3]断裂敏感性的影响indifferentapp
6、licationfieldsFig12Effectofstrengthonthesusceptibilitytodelayedfractureoflowalloymartensiticsteels螺栓也发生了延迟断裂事故,因而在1979年的重新修订中建议不使用F11T级螺栓;在1981年,铁道事故,最终在640万辆轿车上更换了这两种螺栓。[3]桥则中止使用F11T级螺栓。80年代初期,美国通近年来,随着需求的增长,国外特别是日本等国用汽车公司由于安装在轿车底部控制架上的两个家对耐延迟断裂的高强度螺栓钢进行了广泛的研究1219级螺栓发生
7、延迟断裂,前后发生了27次交通开发,先后开发出了一系列耐延迟断裂性能优[2]图3高强度螺栓延迟断裂示意图和断面形貌Fig13Schematicdiagramofdelayedfractureofhighstrengthboltanditsfracturesurface良的高强度螺栓钢,如住友金属的ADS系列、神户巨资重点实施的“超级钢计划”和“高性能结构钢计制铁的KNDS系列等。最近在日本和韩国分别投入划”中,1500MPa级的高强度螺栓钢的研究开发便第3期惠卫军等:耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发·71·[4,5]是其中的一个重要课
8、题。(3)提高回火温度。加入抗回火软化能力强的2延迟断裂的特点元素如钼、钒等,从而可以在保持强度不变的情况延迟断裂是指在静止应力作用下的材料,经过下,提高回火温度使碳化物球化,以避开容易引起晶一定时间后突然脆性破坏的一种
