一种用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于速滑冰刀的碳钢工件的生产方法，把Mn、V、Cu、Zr以及稀土元素作为有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳钢中，锰和钒元素保证了碳钢具有良好的强度和硬度；同时，通过热锻压和深冷处理的手段，使碳钢提高了耐磨性能和使用寿命；此外，稀土元素的添加，细化了碳钢组织，进一步增强了碳钢强度，并使碳钢在实际应用中保持了良好的力学性能。
【专利说明】一种用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及速滑冰刀用碳钢材料领域，具体的说，是涉及一种用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法。
【背景技术】
[0002]滑冰是人们普遍喜爱的健身活动，对于那些滑冰爱好者来说，能拥有一双得心应手的滑冰鞋无疑为冰上运动锦上添花。一双滑冰鞋的好坏，关键取决于冰刀。目前人们通常使用的滑冰刀分两种类型:一种是以刀刃较长为特点的速滑刀，一种是以刀刃较短纵向曲度大，运动起来灵活自如的球刀。速滑冰刀用钢材的内在质量决定了冰刀的使用性能和寿命。80年代初生物力学研究者，产生了想借助于冰刀，来提高速度滑冰成绩的构想。1985年在荷兰格瑞特教授的带领下，一群科学家们制造了第一双带铰链的冰刀模型。这项研究一直持续到90年代中期。在冬奥会前一年的1996-1997年赛季里，荷兰国家队的3名女运动员冒着风险使用了科学家通过对钢材改进而研制出的新型冰刀，结果是荷兰选手汤尼使用这种冰刀在欧洲速滑锦标赛上一举夺得了第一枚金牌。事实充分说明对冰刀钢材的性能改进后，能够给滑冰运动带来更多的乐趣。
[0003]目前，根据速滑冰刀的使用需要，对其钢材提出了高耐磨性、硬度较高、耐冲击和抗弯等性能要求。现有技术中，对速滑冰刀用碳钢工件的加工方法主要包括淬火、回火、渗碳等常规工艺步骤。 然而，现有技术中的方法或多或少都存在一些不足。
【发明内容】
[0004]为了解决提高速滑冰刀的使用性能，本发明提供了一种用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法，该方法能够获得具有高硬度和良好复合性能的速滑冰刀用碳钢。
[0005]本发明采用的技术方案是:所述用于速滑冰刀的碳钢工件的生产方法包括以下步骤:冶炼坯料、轧制、退火、热锻压、磨平、深冷处理、整平，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件。在冶炼坯料步骤中，所述坯料的成分按重量百分比计为:0.23%~0.32%的C，0.08%~0.12%的 Si，0.95%~1.05% 的 Mn，1.20%~1.50%的 Ce，0.40%~0.60%的Cu,0.05%~0.10% 的 Al，0.03%~0.05% 的 V，不大于 0.001% 的 S，不大于 0.001% 的 P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的Mo，余量为铁和不可避免的杂质。
[0006]所述碳钢工件生产方法的步骤具体为:
[0007]a、冶炼坯料；
[0008]b、轧制，将冶炼好的坯料加热到1050~1080°C，进行热轧，并在600~650°C卷取成卷材，将所述卷材酸洗后冷轧成冷轧钢板；
[0009]C、退火，将所述冷轧钢板以50~60°C /h的升温速度加热至820°C~860°C，保温，然后空冷至250~300°C，接着，再以60~80°C /h的升温速度加热模套至450°C~500°C，保温，然后油冷至250~300°C，然后空冷至室温；
[0010]d、热锻压，将退火后的钢板加热至不低于600°C的条件下，进行墩粗、拔长操作不少于4次，并且每次墩粗、拔长的锻造比>4，之后再进行滚圆、平整操作，从而获得径向具有纤维流向的热锻压工件；
[0011]e、磨平，将所述热锻压工件进行表面粗磨、精磨；
[0012]f、深冷处理，将所述磨平加工后的工件进行深冷处理，放置在温度为_60°C的液氮深冷低温箱中，保温3~4小时；
[0013]g、整平，将所述深冷处理后的工件，通过精研磨再次进行平整处理，去毛刺，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件。
[0014]所述坯料的成分还含有0.005%~0.01%的La，0.001%~0.01%的Co，0.01%~0.02% 的 Zr,0.001%~0.003% 的 Ag。
[0015]所述最终获得的用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度为62~65HRC。
[0016]本发明的优点是:本发明提出了把Mn、V、Cu、Zr以及稀土元素作为有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳钢中的新思路，锰和钒元素保证了碳钢具有良好的强度和硬度；同时，通过热锻压和深冷处理的手段，使碳钢提高了耐磨性能和使用寿命；此外，稀土元素的添加，细化了碳钢组织，进一步增强了碳钢强度，并使碳钢在实际应用中保持了良好的力学性能。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例和对比例对本发明进一步详细说明。
[0018]实施例1:
[0019]用于速滑冰刀的碳钢工件的生产方法包括以下步骤:a、冶炼坯料，所述坯料的成分按重量百分比计为:0.25%的C，0.08%的Si，1.00%的Mn，1.20 %的Ce，0.50%的Cu，0.05%的六1，0.05%的V，不大于0.001%的S，不大于0.001%的P，不大于0.10%的Mg，不大于 0.10% 的 Mo，0.005% La, 0.001% 的 Co，0.02 % 的 Zr, 0.003 % 的 Ag,余量为铁和不可避免的杂质。b、轧制，将冶炼好的坯料加热到1080°C，进行热轧，并在650°C卷取成卷材，将所述卷材酸洗后冷轧成冷轧钢板；c、退火，将所述冷轧钢板以50°C /h的升温速度加热至820°C，保温，然后空冷至300°C，接着，再以80°C /h的升温速度加热模套至500°C，保温，然后油冷至300°C，然后空冷至室温；d、热锻压，将退火后的钢板加热至不低于600°C的条件下，进行墩粗、拔长操作不少于4次，并且每次墩粗、拔长的锻造比>4，之后再进行滚圆、平整操作，从而获得径向具有纤维流向的热锻压工件；e、磨平，将所述热锻压工件进行表面粗磨、精磨；f、深冷处理，将所述磨平加工后的工件进行深冷处理，放置在温度为_60°C的液氮深冷低温箱中，保温4小时；g、整平，将所述深冷处理后的工件，通过精研磨再次进行平整处理，去毛刺，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度为65HRC。
[0020]实施例2:
[0021]用于速滑冰刀的碳钢工件的生产方法包括以下步骤:a、冶炼坯料，所述坯料的成分按重量百分比计为:0.28 %的C，0.09 %的Si，0.95 %的Mn，1.20 %的Ce，0.60 %的Cu，0.10%的Al，0.05%的V，不大于0.001%的S，不大于0.001%的P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的舭，0.01%的La，0.01%的Co，0.02%的Zr,0.001 %的Ag，余量为铁和不可避免的杂质。b、轧制，将冶炼好的坯料加 热到1080°C，进行热轧，并在600°C卷取成卷材，将所述卷材酸洗后冷轧成冷轧钢板；c、退火，将所述冷轧钢板以60°C /h的升温速度加热至850°C，保温，然后空冷至280°C，接着，再以70°C /h的升温速度加热模套至480°C，保温，然后油冷至280°C，然后空冷至室温；d、热锻压，将退火后的钢板加热至不低于600°C的条件下，进行墩粗、拔长操作不少于4次，并且每次墩粗、拔长的锻造比>4，之后再进行滚圆、平整操作，从而获得径向具有纤维流向的热锻压工件；e、磨平，将所述热锻压工件进行表面粗磨、精磨；f、深冷处理，将所述磨平加工后的工件进行深冷处理，放置在温度为_60°C的液氮深冷低温箱中，保温3小时；g、整平，将所述深冷处理后的工件，通过精研磨再次进行平整处理，去毛刺，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度为62HRC。
[0022]实施例3:
[0023]用于速滑冰刀的碳钢工件的生产方法包括以下步骤:a、冶炼坯料；，所述坯料的成分按重量百分比计为:0.32%的C，0.12%的Si, 0.95%的Mn，1.50%的Ce，0.60%的Cu，
0.08%的Al，0.05%的V，不大于0.001%的S，不大于0.001%的P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的Mo，余量为铁和不可避免的杂质。b、轧制，将冶炼好的坯料加热到1080°C，进行热轧，并在630°C卷取成卷材，将所述卷材酸洗后冷轧成冷轧钢板；c、退火，将所述冷轧钢板以60°C /h的升温速度加热至860°C，保温，然后空冷至300°C，接着，再以80°C /h的升温速度加热模套至50(TC，保温，然后油冷至30(TC，然后空冷至室温；d、热锻压，将退火后的钢板加热至不低于600°C的条件下，进行墩粗、拔长操作不少于4次，并且每次墩粗、拔长的锻造比> 4，之后再进行滚圆、平整操作，从而获得径向具有纤维流向的热锻压工件；e、磨平，将所述热锻压工件进行表面粗磨、精磨；f、深冷处理，将所述磨平加工后的工件进行深冷处理，放置在温度为_60°C的液氮深冷低温箱中，保温3小时；g、整平，将所述深冷处理后的工件，通过精研磨再次进行平整处理，去毛刺，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度为64HRC。
[0024]对比例1:
[0025]将与本发明实施例组成成分相同的碳钢，在退火和热锻压步骤后不经过深冷处理，则最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度仅为55HRC，并且使用寿命大幅度缩短。
[0026]对比例2:
[0027]改变本发明实施例碳钢的组成元素，不添加Mn、V、Cu和稀土元素，则采用同样的热处理和深冷处理步骤后，最终所得到的用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度仅为50HRC，耐磨性和使用寿命都出现明显的下降。
[0028]由实施例1-3和对比例I和2可以看出，通过利用根据本发明实施例的用于速滑冰刀的碳钢工件的生产方法，把Mn、V、Cu、Zr以及稀土元素作为有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳钢中的新思路，锰和钒元素保证了碳钢具有良好的强度和硬度；同时，通过热锻压和深冷处理的手段，使碳钢提高了耐磨性能和使用寿命；此外，稀土元素的添加，细化了碳钢组织，进一步增强了碳钢强度，并使碳钢在实际应用中保持了良好的力学性能。
[0029]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法，所述碳钢工件的生产方法包括以下步骤:冶炼坯料、轧制、退火、热锻压、磨平、深冷处理、整平，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件，其特征在于，在冶炼坯料步骤中，所述坯料的成分按重量百分比计为:0.23%~0.32%的C，0.08%~0.12% 的 Si，0.95%~1.05% 的 Mn，1.20%~1.50% 的 Ce，0.40%~0.60% 的Cu,0.05%~0.10% 的 Al，0.03%~0.05% 的 V，不大于 0.001% 的 S，不大于 0.001% 的 P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的Mo，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法，其特征在于，所述碳钢工件生产方法的步骤具体为: a、冶炼坯料； b、轧制，将冶炼好的坯料加热到1050~1080°C，进行热轧，并在600~650°C卷取成卷材，将所述卷材酸洗后冷轧成冷轧钢板； C、退火，将所述冷轧钢板以50~60°C /h的升温速度加热至820°C~860°C，保温，然后空冷至250~300°C，接着，再以60~80°C /h的升温速度加热模套至450°C~500°C，保温，然后油冷至250~300°C，然后空冷至室温； d、热锻压，将退火后的钢板加热至不低于600°C的条件下，进行墩粗、拔长操作不少于4次，并且每次墩粗、拔长的锻造比> 4，之后再进行滚圆、平整操作，从而获得径向具有纤维流向的热锻压工件； e、磨平，将所述热锻压工件进行表面粗磨、精磨； f、深冷处理，将所述磨平加工后的工件进行深冷处理，放置在温度为_60°C的液氮深冷低温箱中，保温3~4小时； g、整平，将所述深冷处理后的工件，通过精研磨再次进行平整处理，去毛刺，最终获得用于速滑冰刀的碳钢工件。
3.根据权利要求2所述的用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法，其特征在于，所述坯料的成分还含有 0.005% ~0.01% 的 La，0.001% ~0.01% 的 Co，0.01% ~0.02% 的 Zr，0.001%~0.003% 的 Ag。
4.根据权利 要求2所述的用于速滑冰刀的碳钢工件生产方法，其特征在于，所述最终获得的用于速滑冰刀的碳钢工件，其硬度为62~65HRC。
【文档编号】C21D8/00GK103789630SQ201410035501
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】杨学焦 申请人:杨学焦