风电高强度螺栓技术要求

在降低成本的同时，紧固件使用者提出了大幅度减轻重量、较高的强度，以便抵抗拉长、拉断、滑扣和磨损；可靠的韧性以减少对偏斜、缺口应力集中和表面质量的敏感性。在潮湿的大气或腐蚀气氛环境下工作的螺栓，还要求其有足够低的延迟断裂敏感性，以及良好的冷镦性。
风电高强度螺栓采用的钢是碳含量为0.30%~0.55%的中碳结构钢、中碳合金结构钢，在正常温度淬火后进行450-600℃间的高温回火，称为调质处理，获得的组织是回火索氏体或回火托氏体，其中渗碳体呈颗粒状均匀分布。中碳结构钢调质处理后的抗拉强度要求＞750-900Mpa,屈服强度＞600-750Mpa;而中碳合金结构钢调质处理后的抗拉强度要求＞1000-1250Mpa,屈服强度＞850-1150Mpa,断后伸长率9%-13%，强塑积一般应大于10000Mpa%,尤其是适合于要求强度及韧性的较好匹配，即高的强韧性。
目前，风电高强度螺栓大部分选择10.9级，少量为8.8级。10.9级高强度螺栓，其硬度值33-39HRC,抗拉强度Rm≥1040Mpa,断后伸长率A≥9%，断面收缩率Z≥48%，低温冲击吸收能量（—40℃~—45℃）KV2≥27J。因此，大多数都采用合金结构钢制造，经过调质处理。风电高强螺栓的用途正在逐步扩大，随着风电机组的高性能化和材料应用应力提高，主机尺寸减小，减速箱的轻量化，对螺栓提出了更高的设计应力和减重的要求，而最有效的措施是提高螺栓用钢的使用强度。

材料的选用

对保证风电紧固件表层足够深度能够被淬透从而得到较高的强度，要求钢材应具有足够的淬透性，在钢中添加适量的Cr、Mn、Mo、Ni、B等合金元素可明显提高钢的淬透性和强度，还可改善钢材料的固溶强化、弥散强化和夹杂物的形成等冶金特性。通过加入少量的V、Nb等微量元素形成弥散细小的氮化物、碳化物或氮、碳话务或氮碳混合物，可起到弥散强化和晶粒细化效果，而这些弥散物通过增加晶界密度和位错可改善风电紧固件的冲击韧度。钢中合金元素含量越高，其淬透性以及强度也就越高，但相应的生产成本也明显增加。含硼钢由于合金成本方面的优势具有重要的发展潜力。此外，淬火介质的冷却能力越大，淬硬层越深。

风电紧固件工艺

高强度紧固件的制造工艺除冷镦工艺外，还有温锻、冷挤压以及切削加工等。而风电紧固件高强冷镦螺栓生产工艺流程为：球化退火→冷镦成型→加工螺纹→淬火和回火→表面处理；风电紧固件高强温锻螺栓生产工艺流程为：冷拔→下料→温锻成型→六角整形→淬火和回火→加工螺纹→表面处理。风电用高强度螺栓需要经过球化退火和调质两道热处理，使其强度级别达到10.9级。
对10.9级及以上高强度螺栓而言，淬火组织的均匀性尤为重要。为确保高强度螺栓淬火时奥实体化充分，淬火组织均匀且无未溶铁素体及非马氏体组织外，应充分重视淬火态组织的金相检测。国外的高强度螺栓热处理很重视充分奥氏体化，确保其组织的均匀性，以获得最佳的强韧性的配合，以保障螺栓服役时的安全。国内高强度螺栓制造商对此尚未引起足够重视，普遍存在的问题是螺栓淬火加热保温不足，奥氏体化不充分，导致淬火组织的不均匀。这种组织不均匀性在随后的回火过程中是不能被消除的；虽然螺栓的强度及强度值可达到10.9级性能的要求，但由于组织均匀性差，螺栓含铁素体量较多的区域，引起应力源造成早期失效。因此，在热处理调质工艺中应加强过程控制。