具有高屈服極限比的超高強度螺釘制造技術

本發明專利技術涉及一種高強度螺釘(2)、特別是超高強度螺釘(2)，具有至少1400N/mm2的抗拉強度Rm并且具有貝式體組織，所述螺釘具有至少0.95的屈服極限比。因而它涉及新強度級14.10、15.10、16.10或17.10的螺釘(2)。高的屈服極限比通過螺釘(2)的熱處理實現。

【技術實現步驟摘要】
具有高屈服極限比的超高強度螺釘
本專利技術涉及一種高強度螺釘、一種具有高強度螺釘和結構件的螺釘連接以及一種用于制造高強度螺釘的方法。
技術介紹
由德國專利申請DE102008041391A1已公開了具有貝式體組織的超高強度螺釘、具有這種螺釘和結構件的螺釘連接以及用于制造這種螺釘的方法。這種貝式體組織通過中間階段調質處理產生并基本上在螺釘的整個橫截面上延伸。因此所述螺釘具有至少1.400N/mm2的抗拉強度Rm。通過貝式體組織，所述螺釘就具有極其高的強度值并結合有最大的韌度值。所述螺釘特別是具有小于90％并最好小于80％的屈服極限比(屈強比)。另外的現有技術被描述在上述德國專利申請DE102008041391A1的“現有技術”段落中。在上述德國專利申請DE102008041391A1的審查程序中公開了其他的現有技術。在此涉及的是文獻DE2817628C2，DE1758287A，DE1558505A，DE2326882A，DE69807297T2，JP09263875A日本專利摘要，DE102005004712A1以及在“DerKonstrukteur4”，1986，40、42、44頁中的“超彈性范圍內的連接元件“配合-應變-螺釘”-多次旋擰”。
技術實現思路
本專利技術的任務是，提供具有高延展性的高強度螺釘，其很好地適用于多次擰緊。本專利技術的任務按照本專利技術借助一個具體實施方式的特征方案被解決。另外優選的本專利技術結構方案由其他具體實施方式中獲得。本專利技術涉及具有貝式體組織的高強度螺釘，其具有至少0.95的屈服極限比。此外本專利技術涉及具有這種高強度螺釘和結構件的螺釘連接，所述結構件與高強度螺釘螺接。本專利技術也涉及用于制造強度螺釘的方法，在該方法中，具有貝式體組織的螺釘被如此熱處理，以至于所述螺釘獲得至少0.95的屈服極限比。屈服極限比：屈服極限比被理解為0.2％-屈服極限Rp0.2與抗拉強度Rm之比。高強度螺釘：高強度螺釘被理解為具有至少800N/mm2抗拉強度Rm的螺釘。迄今在現有技術中高強度螺釘基本被理解為強度級8.8、10.9和12.9的螺釘。超高強度螺釘：超高強度螺釘被理解為具有至少1400N/mm2抗拉強度Rm的螺釘。均勻應變：均勻應變被理解為在拉力試驗中當給螺釘施加與抗拉強度Rm匹配的負荷下相對初始長度的塑性的長度變化。因此均勻應變說明，所述螺釘在這個區域中不縮頸，而是均勻地延展。所述新型螺釘具有至少0.95的屈服極限比。在約1的屈服極限比情況下所述屈服極限大致相應于強度極限，其中，在此說成彈性/理想塑性的特性。所述螺釘被塑化加工并然后在進一步擰緊直至斷裂時實際上不再獲得強化。這種螺釘最佳地適用于所述螺釘連接通過屈服極限可控的擰緊方法以及用接合扭矩+轉角之方法的擰緊。大于1的屈服極限比意味著，所述螺釘在達到屈服極限時具有其最大強度和預應力并且所述預應力然后又稍微下降到常數水平(見圖3)。然而在通過扭矩和轉角的擰緊情況下這種稍微的下降是毫無問題的。具有高屈服極限比的所述新螺釘還特別好地適合于一種屈服極限控制式擰緊方法。在這種擰緊方法中由螺釘工具持續地監視扭矩/轉角曲線中斜率的變化。因為這個斜率在屈服極限點與霍克直線偏離，因此所述屈服極限點可以通過這個變化被探測。但在現有技術中這個探測是實際上不可能的或是很難實現的，因為所應用的材料不具有突出的屈服極限并因此從霍克直線至塑性區域中的過渡只是比較緩慢并且無特點地進行。在本專利技術的螺釘大致1的新屈服極限比情況下這個過渡此時是明顯可識別的并因此即使在比較惡劣的工作條件下也是可單義和清晰地探測的。所述新螺釘很接近于彈性/埋想塑性的特性并同時具有高度的變形能力?；谶@種高的屈服極限比和好的變形能力就能實現螺釘強度及變形能力并因此最大可能預應力一種幾乎完全的利用。此外可以的是，在多次的重復擰緊中施加僅具有較小的塑性變形的最大可達到的預應力。因此螺釘的這種全部變形能力甚至在多次超彈性擰緊情況下也可提供用于重復擰緊。在擰緊具有高強度螺釘的螺釘連接情況下在實踐中通常規定，所述螺釘連接的第一和第二擰緊應以相同的擰緊規定實施。當在具有屈服極限比例如0.8的公知螺釘的現有技術中應用兩次或更多次這個擰緊規定時，則會導致問題。第一可能性在于，使螺釘連接擰緊至離開彈性區域后的塑性平臺中。因此在下一次擰緊中被達到這相同的預應力，但是由于第一次擰緊時出現的冷作硬化則在相同轉角情況下發生所述螺釘更大的塑化加工。換句話說這個第二次擰緊進一步往右地終止在這表明塑性變形的水平直線上。亦即所述平臺中提供的變形能力的一部分已經被耗用，因此其要么在第二擰緊中已經或在隨后的擰緊中導致所述螺釘的縮頸或失效。第二可能性在于，所述螺釘連接的擰緊在到達所述塑性平臺之前被結束。如果人們遵守這源于第一擰緊的擰緊規定的話，因此則在多次擰緊情況下產生不同的預應力，這同樣是不希望的。但為了最佳地利用螺釘強度必要的是，將螺釘擰緊到明顯地超過所述屈服極限?，F在通過至少0.95、特別在0.97和1.05之間并優選在0.99和1.03之間的該新型螺釘的這個高屈服極限比，即使在多次擰緊所述螺釘連接情況下也可靠地實現相同確定的預應力。這個高屈服極限比意味著在應力-應變-曲線中清晰的并在線性-彈性區域(“霍克直線”)和塑性區域之間過渡中的彎曲。這個清晰的轉彎可以被可靠地探測。本新型高強度螺釘具有一種貝式體組織，其特別是至少部分地通過中間階段調質處理而產生。所述貝式體組織在同樣很高延展性下導致很高的抗拉強度。這個高延展性或韌性使貝式體組織明顯區別于馬氏體組織，其在現有技術中以公知方式通過硬化與接著退火被制造。在中間階段調質時所述硬化不是通過基于奧氏體相的快速冷卻而是通過貝式體階段中等溫的組織轉變實現的。在此所述部件、特別是螺釘在等溫的溫度下停留在鹽浴中，直至從奧氏體到貝式體的組織轉變在整個橫截面上結束。在馬氏體硬化時必需的退火過程能夠以優選方式省去。因此淬硬畸變的趨勢也被減小。借助貝式體化使得向馬氏體組織的直接轉變被省去并因此省去具有高晶格應力的晶格轉變。這就意味著，具有貝式體組織的結構件具有極其高強度值并結合有最大韌性值的顯著特點。貝式體組織的其他細節和優點請參考本申請人的德國專利申請DE102008041391A1。所述高的屈服極限比特別是在中間階段調質以后通過確定的方法步驟被實現。在第一變型方案中，與此相關的第一方法步驟在于螺釘的冷成形，因此材料中的位錯密度被提高。這個冷成形可以特別涉及軸向的拉伸應力(“拉伸”)。但也可以是組合的拉伸-和扭轉應力作為冷成形。在此重要的是，這種被施加的變形要導致材料中位錯密度的一定程度的提高。在隨后的或單獨的方法步驟中，在比較低的溫度下實施螺釘的熱處理。所述熱處理能在材料中實現晶隙式分離之合金元素-特別如C，B和N-的分離和擴散，其聚集在所述位錯的延展區域中并阻止這種位錯運動。因此阻力被提高并實現更高的屈服極限。在此，所述抗拉強度Rm是不被改變的或只有稍稍改變(特別被提高約5％)，因此所述0.2-屈服極限Rp0.2的提高基本上有助于希望的屈服極限比的提高。所述熱處理可以特別在100℃與400℃之間，優選在120℃與250℃之間的溫度下及例如在處理時間為0.5-50小時的條件下實現。熱處理的持續時間取決于材本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高強度螺釘(2)，具有貝式體組織，其特征在于，所述螺釘(2)具有至少0.95的屈服極限比。

【技術特征摘要】
2011.11.18 DE 102011055497.11.高強度的螺釘(2)，具有貝式體組織，其特征在于，所述貝式體組織基本上在螺釘(2)的整個橫截面上延伸并且所述螺釘(2)具有0.97和1.05之間的屈服極限比和至少0.5％的均勻應變。2.按權利要求1所述的螺釘(2)，其特征在于，所述貝式體組織至少部分地通過中間階段調質而產生。3.按權利要求2所述的螺釘(2)，其特征在于，所述屈服極限比在中間階段調質以后通過螺釘(2)的冷成形和緊接著的熱處理實現。4.按權利要求3所述的螺釘(2)，其特征在于，所述螺釘(2)的冷成形涉及軸向上的拉伸并且所述螺釘(2)的熱處理在100℃與400℃之間的溫度下進行。5.按權利要求3所述的螺釘(2)，其特征在于，所述螺釘(2)的冷成形涉及軸向上的拉伸并且所述螺釘(2)的熱處理在120℃與250℃之間的溫度下進行。6.按權利要求2所述的螺釘(2)，其特征在于，所述屈服極限比在中間階段調質以后通過螺釘(2)在350℃與600℃之間的溫度下的熱處理實現。7.按權利要求2所述的螺釘(2)，其特征在于，所述屈服極限比在中間階段調質以后通過螺釘(2)在400℃與550℃之間溫度下的熱處理實現。8.按權利要求1至7之一所述的螺釘(2)，其特征在于，所述屈服極限比處于0.99和1.03之間。9.按權利要求3所述的螺釘(2)，其特征在于，所述螺釘(2)具有至少0.6％的均勻應變。10.按權利要求3所述的螺釘(2)，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·迪特勒，U·默施羅德，
申請(專利權)人：卡邁錫控股兩合公司，
類型：發明
國別省市：