一种低成本液压泵材料及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种低成本液压泵材料及其制备工艺，该液压泵材料的化学成分百分比含量为：C0.37～0.44wt％、Si1.2～1.6wt％、Mn0.70～1.00wt％、Cr0.6～1.1wt％、S≤0.020wt％、P≤0.020wt％、B0.0005～0.0035wt％，余量为Fe。其制备工艺为：按所述化学成分配比形成原料，将该原料采用电弧炉冶炼，经LF炉精炼、真空除气(VD)，连铸或模铸成锭坯，通过轧制或锻造成液压泵所需的棒材，将棒材机械加工形成泵体毛坯，经1050℃±50℃覆铜工艺形成泵体。本发明可以避免或减少先共析铁素体析出，提高泵体的强度，防止挤压装配铜套松动、脱出，满足液压泵对材料力学性能、氮化层深度和淬透性的要求。
【专利说明】
一种低成本液压泵材料及其制备工艺
技术领域
[0001 ]本发明涉及栗材料领域，是一种低成本液压栗材料及其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 液压行业常用的42CrMo、40Cr作为栗体材料，经过覆铜、氮化、感应处理等一系列 热处理后，经机械加工达到产品规定的精度和性能要求。由于覆铜、氮化、感应处理等热过 程对材料的组织、性能产生很大的影响，42CrMo在覆铜时先共析铁素体析出较少是一种理 想的材料，但是其含有价格昂贵、储量较少的Mo元素，价格波动很大且成本较高，使得栗体 成本难于控制，对企业的成本控制和经营带来很大风险;40Cr在覆铜时大量析出先共析铁 素体，使得栗体的强度大幅降低，带来"脱套"等问题，在高附加值的栗体无法使用。
[0003] 为了提高栗体质量，日本川崎重工业技术研究所研制的海水栗选用不锈钢作缸体 和柱塞的基体，并用陶瓷作为壳体衬里和柱塞表面强化喷涂材料；芬兰Hytar Oy公司和 Tampere工业大学合作研制出端面配流式轴向柱塞高压海水栗，主要结构件使用AISI316不 锈钢;丹麦Danfoss公司开发的海水栗主要零件采用超级双相不锈钢等特种材料，其他壳体 等机构件则采用常规的双向不锈钢、AISI316、AISI302等材料；目前，国内也开展了渗氮处 理ICr 13、2Cr 13马氏体不锈钢和I Cr 17铁素体不锈钢液压栗实验研究，但这些材料价格远高 于42CrMo，不能满足我国液压栗市场的要求。由于价格的约束，开发价格在40Cr、42CrMo之 间且满足采用1050°C覆铜、550°C氮化硬度、感应处理淬透性要求的低成本材料仍是一个极 大的技术难题。
【发明内容】
[0004] 为克服上述不足，本发明向本领域提供一种低成本液压栗材料及其制备工艺，使 其解决现有栗材40Cr采用1050°C覆铜出现先共析铁素体导致基体强度低、引起栗体挤压装 配耐磨铜套"脱套"的技术问题。其采用如下技术方案实现。
[0005] 该低成本液压栗材料的化学成分百分比含量为：CO. 37~0.44wt %、Si 1.2~ 1.6wt%、Mn0.70~1.00wt%、Cr0.6~l.lwt%、S<0.020wt%、P<0.020wt%、B0.0005~ 0.0035wt%，余量为Fe。其制备工艺为：按上述配比形成原料，采用电弧炉冶炼，经LF炉精 炼、真空除气(VD)，连铸或模铸成锭坯，通过乳制或锻造成液压栗所需的棒材，将棒材机械 加工形成栗体毛坯。上述电弧炉冶炼，经LF炉精炼、真空除气(VD)的工艺亦可采用转炉、RH 除气工艺。
[0006] 栗体毛坯经过热处理后形成栗体;其中热处理工艺包括覆铜、氮化、感应淬火，使 得栗体满足摩擦副焊接、表面耐磨、环齿强化的综合性能要求。覆铜工艺的温度为1050°C± 50°C，本发明可以避免或减少先共析铁素体析出，提高栗体的强度，防止挤压装配铜套松 动、脱出。该工艺制备得到的栗体，取样材料抗拉强度大于900MPa、600°C±50°C氮化处理氮 化层深度大于0.3mm、感应处理齿部硬度大于65HRC范围内变化，满足液压栗等对材料力学 性能、氮化层深度和淬透性的要求。
[0007] 本发明在40Cr成分基础上，通过添加 Mn、Si、B元素抑制40Cr先共析铁素体析出，提 高了覆铜工艺后栗体的力学性能，具有更好的抗疲劳性能，满足各类栗体使用的寿命要求。 制备的栗体抗拉强度、屈服强度、栗体硬度、氮化层硬度，氮化层深度、感应齿部硬度均高于 40Cr，并与42CrMo接近，可以替代40Cr提高栗体的性能，降低"脱套"等因素造成的废品损 失;在高档液压栗采用本发明替代42CrMo可以大幅度降低贵重元素 Mo的消耗，并降低成本。
【附图说明】
[0008] 图1是40Crl050°C覆铜后齿部100倍金相组织图。
[0009] 图2是40Crl050°C覆铜后齿部200倍金相组织图。
[0010] 图3是42CrMol050°C覆铜后齿部100倍金相组织图。
[0011] 图4是42CrMol050°C覆铜后齿部200倍金相组织图。
[0012]图5是本发明1050°C覆铜后齿部100倍金相组织图。
[0013]图6是本发明1050°C覆铜后齿部200倍金相组织图。
【具体实施方式】
[0014] 现结合具体实施例，对本发明作进一步描述。
[0015] 实施例1:
[0016] 采用500公斤感应炉冶炼，模铸成直径400毫米的锭坯，经750电液锤锻造成直径 125毫米的棒材，材料成分为CO · 38 %、Si 1 · 2wt %、MnO · 70wt %、CrO · 6wt %、SO · 015wt %、 P0.015wt%、B0.0015wt%，余量为Fe。
[0017] 通过机械加工制备栗体毛坯，采用1050°C ± 50°C覆铜工艺、600°C ± 50°C氮化处理 及感应处理。结果如下：1050 °C覆铜，栗体取样材料抗拉强度915MPa; 550 °C氮化硬度652HV/ 5Kg，深度大于0.3111111;感应处理齿部硬度大于356狀，深度大于0.5111111，基体硬度346狀/ 0.3Kg，满足液压栗对材料力学性能、氮化层深度和淬透性的要求。
[0018] 实施例2:
[0019]采用500公斤感应炉冶炼，模铸成直径400毫米的锭坯，经750电液锤锻造成直径 125毫米的棒材，材料成分为00.44*1:%、3;[1.6￥1:%、]\1111.0(^1:%、01.1￥1:%、30.01〇￥1:%、 P0.016wt%、B0.0030wt%，余量为Fe。
[0020] 通过机械加工制备栗体毛坯，采用1050°C ± 50°C覆铜工艺、600°C ± 50°C氮化处理 及感应处理。结果如下：1050 °C覆铜，栗体取样材料抗拉强度923MPa、550 °C氮化硬度665HV/ 5Kg，深度大于0.3111111;感应处理齿部硬度大于534狀，深度大于0.5111111，基体硬度346狀/ 0.3Kg，满足液压栗对材料力学性能、氮化层深度和淬透性的要求。
[0021] 实施例3:
[0022]采用50吨电弧炉冶炼，然后经LF炉精炼、真空除气(VD)，除气后模铸制备成锭坯， 经锻造成栗体使用的棒材，材料成分为C0.40wt%、Sil .4wt%、Mn0.90wt%、Cr0.9wt%、 S0.014wt%、P0.020wt%、B0.00165wt%，余量为Fe。
[0023] 通过机械加工制备栗体毛坯，在生产线与42CrM〇、40Cr进行对比试验结果如下：
[0024]试验采用1050°C覆铜，栗体取样测量基体材料抗拉强度，550°C氮化测量氮化层硬 度、深度，感应处理和解剖后测量齿部硬度、深度和基体硬度，产品考核对比结果见表1，基 体力学性能及硬度对比结果见表2,40Cr先共析铁素体见附图1、附图2,42CrMo先共析铁素 体见附图3、附图4,本发明先共析铁素体见附图5、附图6。
[0025] 弄1太发明产品对比这合结里
[0029]对比附图1到附图6,本发明通过材料成分的调整达到了抑制40Cr先共析铁素体目 的。通过表1可以看出本发明制备的栗体硬度、氮化层硬度，氮化层深度、感应齿部硬度均高 于40Cr，并与42CrMo接近;通过表2可以看出本发明栗体抗拉强度、屈服强度大于40Cr，并与 42CrMo接近，伸长率大于42CrMo,并与40Cr接近，经氮化、感应处理后硬度优于40Cr及 42CrM 〇,满足液压栗的使用要求。
【主权项】
1. 一种低成本液压栗材料，其特征在于该液压栗材料的化学成分百分比含量为:CO. 37 ~0.44wt%、Sil.2~1.6wt%、Mn0.70~1.00wt%、Cr0.6~l.lwt%、S<0.020wt%K 0 · 020wt %、B0 · 0005~0 · 0035wt %，余量为Fe。2. -种如权利要求1所述的低成本液压栗材料的制备工艺，其特征在于该制备工艺为： 按所述化学成分配比形成原料，将该原料采用电弧炉冶炼，经LF炉精炼、真空除气(VD)，连 铸或模铸成锭坯，通过乳制或锻造成液压栗所需的棒材。3. -种如权利要求1所述的低成本液压栗材料的制备工艺，其特征在于该制备工艺为： 按所述化学成分配比形成原料，将该原料采用转炉、RH除气工艺，连铸或模铸成锭坯，通过 乳制或锻造成液压栗所需的棒材。4. 根据权利要求2或3所述的低成本液压栗材料的制备工艺，其特征在于所述棒材经机 械加工形成栗体毛坯，栗体毛坯经1050°C±5(TC覆铜工艺处理。
【文档编号】C22C38/02GK106086693SQ201610543486
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】袁书强, 郁浩峰, 程兴旺
【申请人】袁书强, 郁浩峰, 程兴旺