用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCr15盤卷冷拔材的制造方法
專利名稱:用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCr15盤卷冷拔材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及GCrl5盤卷冷拔材制造方法,尤其涉及用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,盤卷冷拔材產(chǎn)品交貨要求無氧化,脫碳深度不大于公稱直徑的I. 0%mm ;組織為球狀化珠光體2-4級;硬度不大于190HBW ;同時,材料表面無裂紋,要有潤滑保護層。
背景技術(shù):
軸承鋼是合金鋼的一個種類。GCrl5鉻軸承鋼,是制造各類軸承的主要材料之一,GCrl5軸承鋼的特點是碳含量在O. 95^1. 05%,鉻含量在I. 3(Tl. 65,用于制造各種結(jié)構(gòu)件,或零部件產(chǎn)品(電機、機床、汽車、火車、礦山通用機械等設(shè)備上的滾動體或軸承套圈等)。 鋼鐵制造商提供合格的GCrl5軸承鋼棒材(或盤卷)材料產(chǎn)品,供貨狀態(tài)的特點是
I)、熱軋材供貨,適用于熱鍛成型加工;2)、熱軋退火材供貨,適用于切削成型加工;3)、冷拉退火材供貨,適用于切削成型加工。機械制造商將鋼鐵制造商提供的GCrl5軸承鋼材料產(chǎn)品,加工成合格的GCrl5軸承鋼結(jié)構(gòu)件(或零部件);加工特點是I)、切削成型加工;2)、熱鍛成型加工。目前,機械制造商進行設(shè)備改進,可以進行“切削成型加工;熱鍛成型加工”之外的“連續(xù)的冷擠壓成型工藝”。說明“冷擠壓成型加工”形式與“切削成型加工”、“熱鍛成型加工”、“冷鐓鋼球加工”,是不同的成型方式,“冷擠壓成型加工”具有“冷變形量大、對材料性能、表面質(zhì)量要求高”的特點,但此工藝生產(chǎn)金屬結(jié)構(gòu)件如軸承套圈具有“金屬浪費少、成本低、套圈質(zhì)量好”的優(yōu)點,受到機械制造商的歡迎。目前,鋼鐵制造商生產(chǎn)的GCr 15冷拉退火盤卷材料,其冷加工藝為熱軋盤卷一球化退火一冷拉成品一成品再結(jié)晶退火一包裝,適用于機械制造商的“切削成型加工”,如冷鐓鋼球的生產(chǎn)。但是,不能滿足機械制造商的“連續(xù)的冷擠壓成型工藝”要求。說明在連續(xù)冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)時,極易產(chǎn)生材料的開裂、擠傷,模具損壞等,無法進行正常的冷擠壓生產(chǎn)。其不足之處為成品再結(jié)晶退火后硬度較高,適用范圍較狹窄,表面無潤滑層,不能適應(yīng)冷擠壓成型加工。原因是硬度及表面狀態(tài)在擠壓時模具損耗大,模具損壞多,材料的利用率較低,不能適應(yīng)連續(xù)的冷擠壓生產(chǎn)。能適應(yīng)冷擠壓成型軸承套圈加工的GCrl5合金鋼產(chǎn)品,是合適的盤卷冷拔材。經(jīng)同類型的專利檢索,冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件用GCrl5盤卷冷拔材的生產(chǎn),無相同或類似的專利。綜上所述,冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件用GCrl5盤卷冷拔材的生產(chǎn),是一個技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,實現(xiàn)軸承鋼結(jié)構(gòu)件連續(xù)化生產(chǎn),基本杜絕了 “GCr 15盤卷冷拔材”冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中的“模具損耗大,模具損壞多,材料的利用率低,不能適應(yīng)連續(xù)冷擠壓”生產(chǎn)現(xiàn)象,提高了材料在冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的成材率,滿足了 GCrl5冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中生產(chǎn)要求。 為達到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,包括如下步驟I)球狀化退火GCrl5熱軋盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火,保護氣類型=N2露點(-60°C;氮氫保護氣露點彡_60°C;含氧量彡5ppm ;GCrl5熱軋盤卷隨爐升溫到78(T800°C,保溫5 7小時后以彡200C /h冷卻至71(T730°C,保溫2 4小時,帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐;2)冷拔盤卷處理經(jīng)過球狀化退火處理后的盤卷在帶機械除鱗設(shè)備的拉拔機上進行冷拉生產(chǎn),冷拉彎卷成成品盤卷;單道次拉拔壓縮率不大于46%,拉拔速度3(T60m/min ;·3)高溫軟化退火處理冷拉后的GCrl5盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火,罩式爐保護氣類型=N2露點彡-600C ;氮氫保護氣露點彡-600C ;含氧量彡5ppm ;盤卷隨爐升溫到78(T800°C,保溫5 7小時后以彡20°C /h冷卻至71(T730°C,保溫2 4小時,帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐;4)盤卷潤滑處理對盤卷進行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤滑處理、吹干處理后進行防銹包裝;盤卷冷拔材產(chǎn)品交貨狀態(tài)無氧化,脫碳深度不大于公稱直徑的I. 0%mm ;組織為球狀化珠光體2-4級;硬度不大于190HBW ;同時,材料表面無裂紋,要有潤滑保護層。進一步,硫酸酸液的成分控制硫酸質(zhì)量百分濃度為1(Γ20%,硫酸亞鐵含量不大于55g/L ;酸液溫度6(T85°C,硫酸酸洗時間3 8分鐘。又,皮膜劑溶液控制總酸度TA =35^42,游離酸度FA 5. 5^7. O ;皮膜劑浸潰溫度70 85°C,浸潰時間5 lOmin。表面潤滑處理的潤滑劑溶液的控制質(zhì)量百分濃度5 7%,溶液PH值為8、;潤滑劑溫度85 95°C,浸潰時間4 5分鐘。另外,本發(fā)明步驟2)收卷彎曲后的盤卷外徑IOOiTl 150mm,內(nèi)徑85(Tl000mm,撓度小于3mm ο在本發(fā)明GCrl5盤卷冷拔材的制造方法中球狀化退火,經(jīng)過熱軋的盤卷必須要進行球狀化退火處理,以達到冷拔所需的組織要求,將熱軋的盤卷進行球狀化退火,獲得均勻的球狀珠光體組織組,恢復塑性,便于后續(xù)冷拔生產(chǎn)。冷拉成品盤卷,將球狀化退火后的盤卷,通過在線拋丸處理,在拉拔機上,采取一定的變形量拉拔成品,生產(chǎn)成圓形的盤卷;單道次拉拔壓縮率不大于46%,可以確保拉拔順利和拉拔過程中不發(fā)生拉毛、斷裂,同時確保收卷時卷形的整齊。高溫軟化退火處理,恢復原有的塑性,降低成品硬度,硬度必須不大于190HBW,滿足后續(xù)冷擠壓的需要。由于GCrl5鋼種采用一定的變形量工藝冷拉后,鋼材在獲得均勻的尺寸公差與表面質(zhì)量同時,產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象,因此,冷拉后的盤卷采取高溫軟化退火處理,以消除冷拔應(yīng)力,盡可能降低硬度,恢復塑性,達到冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)要求。退火后鋼材無氧化脫碳;組織為均勻珠光體組織;硬度不大于190HBW的要求。盤卷潤滑處理,表面酸洗除去氧化殘留物后潤滑處理達到冷擠壓生產(chǎn)的表面潤滑要求,確保擠壓過程中的潤滑與脫模順利。硫酸酸洗目的去除退火處理后,表面存在著氧化色及潤滑劑燃燒后的殘留物,清潔鋼材表面。連續(xù)冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中變形量大,承受的變形抗力大,產(chǎn)生的變形熱大;必須盡可能減小冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中的摩擦系數(shù),防止冷擠壓時的軸承金屬結(jié)構(gòu)件材料與冷擠壓模具間的直接接觸,防止材料與冷擠壓模具間的粘結(jié)。盤卷潤滑處理是確保擠壓金屬結(jié)構(gòu)件順利進行的最終關(guān)鍵,由于GCr 15鋼種退火處理后,表面存在著氧化色及冷拔時潤滑劑燃燒后的殘留物,這些物質(zhì)對冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)是致命的,是造成擠壓模損傷與損壞,無法正常生產(chǎn)的最根本原因。因此,冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件前表面潤滑處理,即先進行酸洗來去除退火后的氧化色及潤滑劑燃燒后的殘留物,再進行潤滑處理。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果I、通過采取球狀化退火、冷拉成品盤卷、高溫軟化退火、盤卷潤滑處理等四部分的生產(chǎn)方式生產(chǎn)的成品,解決了冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中的“模具損耗大,模具損壞多,材料的利用率低,不能適應(yīng)連續(xù)冷擠壓”生產(chǎn)現(xiàn)象,提高了材料在冷擠壓的成材率,滿足了 GCrl5冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中生產(chǎn)要求。2、通過冷加工工藝的實施,使GCrl5盤卷鋼材達到了高效生產(chǎn),替代傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件采用切削、熱鍛成型的生產(chǎn)工藝,工序費用大幅度下降產(chǎn)量與質(zhì)量得到保證,同時也解決了冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中連續(xù)化生產(chǎn)的需求,材料的利用率得到大幅度提高。其質(zhì)量和性能完全滿足冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件用戶的使用要求。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例I冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件(如軸套套圈)用GCrl5盤卷的冷拔材生產(chǎn)。GCr 15鋼的化學成分
權(quán)利要求
1.用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,包括如下步驟 1)球狀化退火 GCrl5熱軋盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火,保護氣類型隊露點< -60°C;氮氫保護氣露點< _60°C ;含氧量< 5ppm ; GCr 15熱軋盤卷隨爐升溫到78(Γ800 V,保溫5 7小時后以彡20 V /h冷卻至71(T730°C,保溫2 4小時,帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐; 2)冷拔盤卷處理 經(jīng)過球狀化退火處理后的盤卷在帶機械除鱗設(shè)備的拉拔機上進行冷拉生產(chǎn),冷拉彎卷成成品盤卷;單道次拉拔壓縮率不大于46%,拉拔速度3(T60m/min ; 3)高溫軟化退火處理 冷拉后的GCrl5盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火,罩式爐保護氣類型=N2露點< _60°C ;氮氫保護氣露點< _60°C ;含氧量< 5ppm ; 盤卷隨爐升溫到78(T800°C,保溫5 7小時后以彡200C /h冷卻至71(T730°C,保溫2 4小時,帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐; 4)盤卷潤滑處理 對盤卷進行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤滑處理、吹干處理后進行防銹包裝;盤卷冷拔材產(chǎn)品交貨狀態(tài)無氧化,脫碳深度不大于公稱直徑的I. 0%mm ;組織為球狀化珠光體2-4級;硬度不大于190HBW ;同時,材料表面無裂紋,要有潤滑保護層。
2.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,其特征是,硫酸酸液的濃度控制硫酸質(zhì)量百分濃度為1(Γ20%,硫酸亞鐵含量不大于55g/L ;酸液溫度6(T85°C,硫酸酸洗時間3 8分鐘。
3.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,其特征是,皮膜劑溶液控制總酸度TA 35^42 ;游離酸度FA 5. 5^7. O ;皮膜劑浸潰溫度70 85°C,浸潰時間5 lOmin。
4.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,其特征是,表面潤滑處理的潤滑劑溶液的控制質(zhì)量百分濃度5 7%,溶液PH值為8、;潤滑劑溫度85 95°C,浸潰時間4 5分鐘。
5.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法,其特征是,步驟2)收卷彎曲后的盤卷外徑1000 1150mm,內(nèi)徑850 1000mm,撓度小于3mm。
全文摘要
用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCr15盤卷冷拔材的制造方法,包括如下步驟1)球狀化退火,GCr15熱軋盤卷隨爐升溫到780~800℃,保溫5~7小時后以≤20℃/h冷卻至710~730℃,保溫2~4小時,帶冷卻罩冷卻到140℃或以下溫度出爐;2)冷拔盤卷處理,冷拉彎卷成成品盤卷;單道次拉拔壓縮率不大于46%,拉拔速度30~60m/min;3)高溫軟化退火處理,罩式爐退火,隨爐升溫到780~800℃,保溫5~7小時后以≤20℃/h冷卻至710~730℃,保溫2~4小時,帶冷卻罩冷卻到140℃或以下溫度出爐;4)盤卷潤滑處理,對盤卷進行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤滑處理、吹干處理后進行防銹包裝。
文檔編號C21D8/06GK102912102SQ20121041961
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者湯飛 申請人:寶鋼特種材料有限公司