CN116024499A - 一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法，属于紧固件材料技术领域。本发明提供的10.9级螺栓用钢按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。
Description
技术领域
本发明涉及紧固件材料技术领域，尤其涉及一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法。
背景技术
随着各种建筑、桥梁工程等逐渐大型化、大跨距化和所用钢材的强度水平不断提高，作为连接件的螺栓类零件的工作应力水平明显提高，工作条件也更加恶劣，从而对螺栓的强度及服役性能水平等提出了越来越高的要求。螺栓强度水平的提高可带来承载效率的提高，但面临着抗氢致延迟断裂性提降低的风险，特别是当强度水平超过约1000～1200MPa时，抗延迟断裂现象将可能会显著降低。
现有抗延迟断裂螺栓用钢通常采用中低碳复合合金化手段，即采用Cr-Mo体系，同时一定程度添加V(≤0.5％)、Nb(≤0.1％)、Ti(≤0.1％)，根据螺栓的服役条件，还添加一定量的Cu、Ni，如“一种抗延迟断裂1040MPa级耐候螺栓”(申请公布号CN201711215120.3)、“一种抗延迟断裂的高强度螺栓合金材料及螺栓的制造方法”(申请公布号CN201510461011.4)等；同时为满足强度及延迟断裂性能，不同螺栓还添加大量Mo以提高综合性能，如“耐延迟断裂特性优良的高强度螺栓及其制造方法”(申请公布号CN200610105980.7)、“酸洗性和淬火回火后的抗延迟断裂性优异的螺栓用线材及螺栓”(申请公布号CN201680017865.60)等，其成本较高。部分螺栓用钢不添加Nb、V等，其抗延迟断裂性能不足，如“耐延迟断裂和冷加工性能优良的高强度螺栓钢”(申请公布号CN2004100744100.7)等。
因此，亟需提供一种螺栓用钢，使其在低成本条件下仍兼具优良抗延迟断裂性和力学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢及10.9级螺栓的制备方法，本发明提供的10.9级螺栓用钢成本低，经济性好，且兼具优良的抗氢致延迟断裂性和力学性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。
优选地，所述的10.9级螺栓用钢按质量百分比计，化学成分包括：C：0.22～0.33％，Si：0.16～0.38％，Mn：0.55～0.85％，P：≤0.009％，S：≤0.002％，Cr：0.65～0.70％，Mo：0.15～0.20％，Nb：0.015～0.045％，V：0.015～0.09％，Ti：0.015～0.018％，Al：0.015～0.025％，B：0.002～0.003％，Ca：0.003～0.004％，RE：0.015～0.035％和余量Fe。
优选地，所述Nb、V和Ti的质量百分比之和为0.03～0.08％。
优选地，所述RE的质量百分比为0.02～0.03％。
本发明还提供了一种10.9级螺栓的制备方法，包括如下步骤：
(1)将上述技术方案所述的10.9级螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯；
(2)将所述步骤(1)得到的螺栓钢坯依次进行热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓；
(3)将所述步骤(2)得到的成形螺栓进行调质热处理，得到10.9级螺栓。
优选地，所述步骤(2)热镦的温度为950～1000℃。
优选地，所述步骤(3)中的调质热处理包括依次进行的淬火和回火；所述淬火的保温温度为850～880℃，所述淬火的保温时间为0.5～1.5h。
优选地，所述淬火的冷却方式为水冷至室温。
优选地，所述回火的保温温度为530～580℃，所述回火的保温时间为30～50min。
优选地，所述回火的冷却方式为空冷至室温。
本发明提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。本发明提供的10.9级螺栓用钢中无需添加Cu、Ni这两种合金化元素，同时Cr、V、B、Mo和Ti的含量也相对较低，因而具有更低的合金化程度，能够有效降低成本；同时本发明通过在较低C含量下，还添加并调整了Si、Mn和Nb元素的含量，能够保证螺栓用钢在满足10.9级螺栓性能条件下，具有较高的抗氢致延迟断裂性能，同时添加0.01～0.04％的RE，改善了螺栓用钢的冶金质量，使螺栓用钢中的夹杂物水平降低，抗延迟断裂性能显著提高。实施例的结果表明，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓的室温抗拉强度为1086～1148MPa；非比例延伸强度为1006～1071MPa；断后伸长率为12.5～14％；断面收缩率为58～67％；-20℃温度下KV2冲击吸收功为98～137J；芯部硬度为34.5～37.5HRC；缺口恒载荷临界断裂应力比n为0.80～0.83；A硫化物类细系、D球状氧化物细系和D球状氧化物粗系夹杂物为0.5级，B氧化铝类细系夹杂物为0～1级，B氧化铝类粗系夹杂物为0～1级，不含有A硫化物类粗系、C硅酸盐类细系、C硅酸盐类粗系和DS单颗粒球状类夹杂物。
附图说明
图1为本发明实施例1～6和对比例1～6恒载荷缺口拉伸试样的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括C：0.20～0.35％，优选为0.22～0.33％，更优选为0.25～0.30％。本发明提供的10.9级螺栓用钢中的C是主要强化元素，通过控制其含量在上述范围内在保证螺栓用钢具有较高的塑性和韧性的同时具有较高的强度和硬度。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Si：0.15～0.40％，优选为0.16～0.38％，更优选为0.20～0.35％，最优选为0.25～0.30％。本发明通过添加Si元素作为还原剂和脱氧剂，并将其含量控制在上述范围内，能够去除螺栓用钢组织中的氧化物，减少夹杂物；而且Si也能起到固溶强化作用，从而有效提高螺栓用钢的力学性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Mn：0.5～0.9％，优选为0.55～0.85％，更优选为0.60～0.80％，最优选为0.65～0.75％。本发明通过添加Mn元素作为脱氧剂，并将其含量控制在上述范围内，能够去除螺栓用钢组织中的氧化物，减少夹杂物；而且Mn能与螺栓用钢中的有害元素S形成稳定的MnS，从而减轻S的有害作用；Mn在螺栓用钢中还可发挥显著的固溶强化和晶粒细化的作用，能使螺栓用钢的强度和韧性显著提高。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括P：≤0.01％，优选为≤0.009％，更优选为≤0.006％。在本发明中，所述P为杂质元素，通过控制P的含量在上述范围内能够降低P的有害影响，减少夹杂物，并提高螺栓用钢的力学性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括S：≤0.003％，优选为≤0.002％，更优选为≤0.001％。在本发明中，所述S为杂质元素，通过控制S的含量在上述范围内能够降低S的有害影响，减少夹杂物，提高螺栓用钢的力学性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Cr：0.60～0.75％，优选为0.65～0.70％，更优选为0.66～0.68％。本发明通过添加Cr并将其含量控制在上述范围内能够提高螺栓用钢的淬透性，从而提高强度和硬度。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Mo：0.10～0.25％，优选为0.15～0.20％，更优选为0.0.16～0.18％。本发明通过添加Mo并将其含量控制在上述范围内能够提高螺栓用钢的淬透性，同时能够提高回火抗力及回火稳定性，使螺栓用钢在更高的温度回火细化组织，且Mo能够抑制腐蚀坑的形成，减少外氢，从而提高其抗延迟断裂性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Nb：0.01～0.05％，优选为0.015～0.045％，更优选为0.020～0.040％，最优选为0.025～0.035％。本发明通过添加Nb并将其含量控制在上述范围内，可以与C、N、O具有极强的结合力，并与之形成极为稳定的化合物，从而起到细化晶粒，提高强度，降低钢的过热敏感性和回火脆性的作用；同时形成强氢陷阱，显著提高螺栓用钢的抗延迟断裂性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括V：0.01～0.10％，优选为0.015～0.09％，更优选为0.020～0.08％，最优选为0.030～0.070％。本发明通过添加V作为微合金化元素并将其含量控制在上述范围内，在螺栓用钢中以VC的形式存在，而VC是钢中氢的强陷阱，能将钢中的氢吸附，使钢中可扩散性氢含量下降，从而显著提高钢的抗延迟断裂性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Ti：0.010～0.020％，优选为0.015～0.018％，更优选为0.016～0.017％。本发明通过添加Ti作为非常强的碳化物形成元素并将其含量控制在上述范围内，能够起到极强的固溶强化作用；同时，Ti也是氢的强陷阱，对晶粒有细化的作用，降低钢的延迟断裂敏感性。
在本发明中，所述Nb、V和Ti的质量百分比之和优选为0.03～0.08％，更优选为0.04～0.07％。本发明通过控制Nb、V和Ti的质量百分比之和在上述范围内，能够在较低的含量下显著提高螺栓用钢的力学性能和抗氢致延迟断裂性。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Al：0.010～0.030％，优选为0.015～0.025％，更优选为0.016～0.020％。本发明通过添加Al作为脱氧定氮剂并将其含量控制在上述范围内，能够细化晶粒，提高螺栓用钢的抗氧化性能，降低钢的脆性转变温度。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括B：0.001～0.004％，优选为0.002～0.003％。本发明通过添加B并将其含量控制在上述范围内，能够显著提高低碳螺栓用钢的淬透性，同时B元素在晶界偏聚能够减少氢的扩散通道，降低晶内可扩散氢含量。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括Ca：0.003～0.005％，优选为0.003～0.004％。本发明通过添加Ca并将其含量控制在上述范围内，能够细化晶粒，部分脱硫，并改变非金属夹杂物的成分、数量和形态，同时改善抗氢致裂纹性能和抗层状撕裂性能。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括RE：0.01～0.04％，优选为0.015～0.035％，更优选为0.02～0.03％。本发明通过添加RE并将其含量控制在上述范围内，能显著净化晶界，改善偏析，并改变夹杂物的形态，消除硫化物夹杂带来的危害。
本发明对RE的种类没有特殊限定，采用本领域常用的稀土种类即可。
按质量百分比计，本发明提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的化学成分包括余量Fe。
本发明提供的10.9级螺栓用钢成本低，经济性好，且兼具优良的抗氢致延迟断裂性和力学性能。
本发明还提供了一种10.9级螺栓的制备方法，包括如下步骤：
(1)将上述技术方案所述10.9级螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯；
(2)将所述步骤(1)得到的螺栓钢坯依次进行热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓；
(3)将所述步骤(2)得到的成形螺栓进行调质热处理，得到10.9级螺栓。
本发明将10.9级螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯。
本发明对所述10.9级螺栓用钢的合金原料的来源没有特殊要求，采用本领域熟知的各个元素所用市售原料或常规方法制备得到原料即可。
本发明对所述合金原料的混合以及熔炼、连铸和连轧的操作没有特殊要求，采用本领域熟知的常规操作能够得到螺栓用钢即可。
得到螺栓钢坯后，本发明将所述螺栓钢坯依次进行热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓。
进行所述热镦前，本发明优选对螺栓钢坯先进行预成形处理，得到预成形螺栓；所述预成形处理优选包括依次进行的酸洗、拉拔和下料。本发明对所述酸洗、拉拔和下料没有特殊要求，采用本领域常规操作能够制备得到预成形螺栓即可。
在本发明中，所述热镦的温度为950～1000℃，更优选为960～990℃，最优选为980℃。本发明通过将热镦的温度控制在上述范围内，能够使螺栓钢坯获得更好的热成形能力。
本发明对所述颈缩和滚丝的操作没有特殊要求，采用本领域常规的颈缩和滚丝的操作能够得到成形螺栓即可。
得到成形螺栓后，本发明将所述成形螺栓进行调质热处理，得到10.9级螺栓。
在本发明中，调质热处理优选包括依次进行的淬火和回火；所述淬火的保温温度优选为850～880℃，更优选为860～870℃；所述淬火的保温时间优选为0.5～1.5h，更优选为1h。本发明通过将淬火的保温温度和保温时间控制在上述范围内，能够使成形螺栓获得更高的淬透性，从而有效提高螺栓的强度和硬度。
在本发明中，所述淬火的冷却方式优选为水冷至室温。本发明通过采用水冷至室温的淬火冷却方式，能够避免螺栓形成较大内应力开裂，从而在较高的冷却速率下细化晶粒并提高淬透性。
在本发明中，所述回火的保温温度优选为530～580℃，更优选为540～570℃，最优选为550～560℃；所述回火的保温时间优选为30～50min，更优选为35～45min，最优选为40min。本发明通过控制回火的保温温度和保温时间在上述范围内，能够有效缓解甚至消除淬火件中的内应力，保证晶粒不会粗化，从而更有利于获得较高的力学性能和抗氢致延迟断裂性。
在本发明中，所述回火的冷却方式优选为空冷至室温。
调质热处理完成后，本发明优选对所述调质热处理的产品依次进行表面处理、复滚和包装储存，得到10.9级螺栓。本发明对所述表面处理、复滚和包装储存的操作没有特殊限定，采用本领域常规的操作即可。
本发明提供的制备方法制备的10.9级螺栓的具有更低的合金化程度，成本低，且抗氢致延迟断裂性优良，强度较高，能够满足10.9级螺栓的使用要求；而且制备方法简单易行，参数易控，成本低，适用于大规模生产。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1～6
实施例1～6提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的成分及其质量百分比由表1所示的成分及其质量百分比组成。
实施例1～6提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓的制备方法，由如下步骤组成：
(1)将10.9级螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯；
(2)将所述步骤(1)得到的螺栓钢坯依次进行洗、拉拔和下料，得到预成形螺栓后再依次热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓；其中，热镦温度为980℃；
(3)将所述步骤(2)得到的成形螺栓进行调质热处理后，再依次进行表面处理、复滚和包装储存，得到10.9级螺栓；其中调质热处理为依次进行的淬火和回火，淬火的冷却方式为水冷至室温，淬火的保温时间为1h，回火的冷却方式为空冷至室温，回火的保温时间为40min，淬火和回火的保温温度均由表2所示。
表1实施例1～6提供的抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢的成分及其质量百分比(％)
表2实施例1～6提供的10.9级螺栓的调质热处理参数以及性能检测结果
对比例1～6
对比例1～6提供的螺栓用钢的成分及其质量百分比如表3所示。
对比例1～6提供的螺栓的制备方法，由如下步骤组成：
(1)将螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯；
(2)将所述步骤(1)得到的螺栓钢坯依次进行洗、拉拔和下料，得到预成形螺栓后再依次热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓；其中，热镦温度为980℃；
(3)将所述步骤(2)得到的成形螺栓进行调质热处理后，再依次进行表面处理、复滚和包装储存，得到螺栓；其中调质热处理为依次进行的淬火和回火，淬火的冷却方式为水冷至室温，淬火的保温时间为1h，回火的冷却方式为空冷至室温，回火的保温时间为40min，淬火和回火的保温温度均由表4所示。
表3对比例1～6提供的螺栓用钢的成分及其质量百分比(％)
表4对比例1～6提供的螺栓的调质热处理参数以及性能检测结果
表2和表4各项性能测试标准如下：
抗拉强度、非比例延伸强度、断后伸长率和断面收缩率参考GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》；
-20℃温度下KV2冲击吸收功参考GB/T 229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》；
芯部硬度参考GB/T 230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》；
临界断裂应力比n参考ISO/FDIS 16573:2014(E)《高强钢抗氢致延迟断裂性能试验评价方法》进行恒载荷缺口拉伸试验，其试样拉伸示意图如图1所示。试验中，溶液为pH＝3.5±0.5的Walpole(浓盐酸+无水乙酸钠+去离子水或蒸馏水)缓蚀液，根据试样发生断裂的最小应力及规定时间内(规定时间为100h)不发生断裂的最大应力，定义缺口断裂临界应力按公式①计算：
其中，σc为试样发生断裂的临界应力，单位为MPa；σ0为试样的恒载荷缺口拉伸强度，单位为MPa；该试验结果应满足以下技术要求：缺口恒载荷临界断裂应力比n不小于0.8。
由表2可以看出，实施例1～4的螺栓的室温抗拉强度为1086～1148MPa；非比例延伸强度为1006～1071MPa；断后伸长率为12.5～14％；断面收缩率为58～67％；-20℃温度下KV2冲击吸收功为98～137J；芯部硬度为34.5～37.5HRC；缺口恒载荷临界断裂应力比n为0.80～0.83。
由表4可以看出，对比例1～4的螺栓的室温抗拉强度为975～1225MPa；非比例延伸强度为928～1160MPa；断后伸长率为10.5～16％；断面收缩率为54～71％；-20℃温度下KV2冲击吸收功为75～120J；芯部硬度为31～42HRC；缺口恒载荷临界断裂应力比n为0.65～0.78。同时结合表3可知，对比例1的螺栓C含量高，虽然力学性能合格，但是抗氢致延迟断裂性能差；对比例2的螺栓V含量低，力学性能不合格且抗氢致延迟断裂性能差；对比例3的螺栓Nb含量低，力学性能不合格；对比例4的螺栓未添加B，力学性能和抗氢致延迟断裂性能均不合格；对比例5的螺栓未添加Nb、Ti，力学性能和抗氢致延迟断裂性能均不合格；对比例6的螺栓未添加RE，虽然力学性能合格，但是抗氢致延迟断裂性能不合格。
综上可知，本发明提供的10.9级螺栓成本低，经济性好，且兼具优良的抗氢致延迟断裂性和力学性能。
根据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》实对实施例1～6与对比例1～6提供的10.9级螺栓进行夹杂物评级，评价结果如表5所示。
表5实施例1～6与对比例1～6提供的螺栓的夹杂物等级
由表5可以看出，实施例1～6提供的螺栓的A硫化物类细系、D球状氧化物细系和D球状氧化物粗系夹杂物为0.5级，B氧化铝类细系夹杂物为0～1级，B氧化铝类粗系夹杂物为0～1级，不含有A硫化物类粗系、C硅酸盐类细系、C硅酸盐类粗系和DS单颗粒球状类夹杂物；对比例1～6提供的螺栓的A硫化物类细系、B氧化铝类细系夹杂物为0.5～1.5级，A硫化物类粗系、C硅酸盐类细系夹杂物为0～1.5级，B氧化铝类粗系、C硅酸盐类粗系夹杂物为0～1级，D球状氧化物细系、D球状氧化物粗系和DS单颗粒球状类夹杂物为0.5～1级。经对比可知，本发明提供的螺栓夹杂物种类少，且尺寸小，评级效果更好。
综上所述，本发明提供的抗氢致延迟断裂10.9级螺栓，成分设置合理、生产制造工艺简单易实现，成本低，经济性强，且抗氢致延迟断裂性能显著，综合力学性能优异，夹杂物评级效果好，优于普通高强螺栓，可以推广及应用到普通高强连接钢结构领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗氢致延迟断裂的10.9级螺栓用钢，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.20～0.35％，Si：0.15～0.40％，Mn：0.5～0.9％，P：≤0.01％，S：≤0.003％，Cr：0.60～0.75％，Mo：0.10～0.25％，Nb：0.01～0.05％，V：0.01～0.10％，Ti：0.010～0.020％，Al：0.010～0.030％，B：0.001～0.004％，Ca：0.003～0.005％，RE：0.01～0.04％和余量Fe。
2.如权利要求1所述的10.9级螺栓用钢，其特征在于，按质量百分比计，化学成分包括：C：0.22～0.33％，Si：0.16～0.38％，Mn：0.55～0.85％，P：≤0.009％，S：≤0.002％，Cr：0.65～0.70％，Mo：0.15～0.20％，Nb：0.015～0.045％，V：0.015～0.09％，Ti：0.015～0.018％，Al：0.015～0.025％，B：0.002～0.003％，Ca：0.003～0.004％，RE：0.015～0.035％和余量Fe。
3.如权利要求1或2所述的10.9级螺栓用钢，其特征在于，所述Nb、V和Ti的质量百分比之和为0.03～0.08％。
4.如权利要求2所述的10.9级螺栓用钢，其特征在于，所述RE的质量百分比为0.02～0.03％。
5.一种10.9级螺栓的制备方法，包括如下步骤：
(1)将权利要求1～4任意一项所述10.9级螺栓用钢的合金原料混合后依次进行熔炼、连铸和连轧，得到螺栓钢坯；
(2)将所述步骤(1)得到的螺栓钢坯依次进行热镦、缩颈和滚丝，得到成形螺栓；
(3)将所述步骤(2)得到的成形螺栓进行调质热处理，得到10.9级螺栓。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)热镦的温度为950～1000℃。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的调质热处理包括依次进行的淬火和回火；所述淬火的保温温度为850～880℃，所述淬火的保温时间为0.5～1.5h。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述淬火的冷却方式为水冷至室温。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述回火的保温温度为530～580℃，所述回火的保温时间为30～50min。
10.如权利要求7或9所述的制备方法，其特征在于，所述回火的冷却方式为空冷至室温。
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