一种钢材成型挤压工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢材成型挤压工艺，包括以下步骤：（1）炼钢原料选择含碳量小于0.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1490-1540℃，废钢熔化至1/3时，放入铬、钼合金熔化，在钢水出炉15-20min前，投入锰、硅、钒、铌等合金，然后投入0.2-0.3%的脱氧剂，净化钢水的纯净度；本发明提供一种通过冷挤压加工方法产生塑性变形，大大提高了金属材料的强度、硬度，所得钢材质地均匀、残余应力少、强度高，提高了耐磨性以及热稳定性的钢材成型挤压工艺。
【专利说明】一种钢材成型挤压工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢材挤压【技术领域】，具体涉及一种钢材成型挤压工艺。
【背景技术】
[0002]随着我国载货汽车系列的完善和国民经济日趋发展，市场对各类专用汽车提出更高要求。特别是近几年，我国的专用汽车品种和质量发展较快，在品种和性能方面都有较大进步。相应的对各类专用汽车多级缸式举升系统中油缸产品性能方面提出的更高要求，油缸产品性能需要更加优越的材料取代更新，在确保焊接性能的基础上，材料目标力学性能参数为:抗拉强度ob:彡700MPa，屈服强度os:彡600MPa，延伸率δ5 (%):彡12 ;煤矿机械行业内径Φ100以下的液压千斤顶产品，材料目标力学性能参数为抗拉强度ob:彡600MPa，屈服强度os:彡500MPa，延伸率δ5 (%):彡15，断面收缩率Ψ (%):彡45，冲击功(室温夏比V型缺口)彡39J。
[0003]冷挤压是将金属毛坯置于模具腔内，在室温下，通过压力机向模具腔内的金属毛坯施加压力，使毛坯产生塑性变形而制得构件的工艺。目前，对于低碳钢、中碳钢、轴承钢、高速钢、低合金钢和不锈钢等材质的钢材毛坯，均可采用冷挤压工艺处理成型。如中国专利文献CN103173599A公开了一种高精度、高强度钢材料的冷挤压方法，将热轧低合金结构钢管进行正火处理、酸洗、清洗中和、磷化、皂化、冷挤压和去应力处理等工艺过程后，得到机械性能和尺寸精度较原始材料明显提高的钢管。
[0004]但是，上述冷挤压后得到的钢管材质均匀性较差，导致后续去应力处理仍使钢材残余大量应力，从而导致所得钢材的强度较差。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过冷挤压加工方法产生塑性变形，大大提高了金属材料的强度、硬度，所得钢材质地均匀、残余应力少、强度高，提高了耐磨性以及热稳定性的钢材成型挤压工艺。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种钢材成型挤压工艺，包括以下步骤:
(1)炼钢原料选择含碳量小于0.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1490-1540°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉15_20min前，投入锰、硅、钒、铌等合金，然后投入0.2-0.3%的脱氧剂，净化钢水的纯净度；
(2)将钢锭模预热至290-3KTC，注入钢水，浇注温度为1490-1510V，保温42_48min后脱模保温缓冷，48小时后出炉，制得坯料；
(3)对制成的坯料表面进行机加工；
(4)将机加工后的坯料进行酸洗、除油、磷化、皂化，并进行清洗；
(5)使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在22-38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为490°C -640°C,时间为3-5小时，得到机械性能及尺寸精度较原始材料明显提高的冷拔材料。
[0007](6)将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为100_150MPa，温度为750-900°C，处理时间30min，得到半成品；
(7)将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至660-740°C进行3h的渗碳氮处理，气体压力为0.2MPa，混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6 ;
(8)将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸溃2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的2，6- 二叔丁基对甲酚组成；
(9)取出表面均化剂中的半成品进行激光相变硬化处理，激光加热温度为980-1150°C，时间为22-28s ；
(10)对处理后的半成品采用抛丸清理机进行处理，去除表面氧化膜；
(11)对抛丸后的半成品进行回火处理，先以65-75°C/小时的升温速度将锻件加热至850-910O，保温1.5-1.8小时，以20-30°C /小炉冷至720-750O，保温1-2小时，再以30-40°C /小时升温至860-875°C，保温2.5-3.5小时，最后以50_60°C /小时炉冷至480-510°C，出炉空冷至室温；
(12)将回火后的半成品包装即得成品。
[0008]上述的钢材成型挤压工艺，所述步骤(4)中酸洗过程采用16-18%盐酸溶液，处理时间为20-40分钟。
[0009]本发明钢材成型挤压工艺优点是:
1、本发明钢材成型挤压工艺，得到的钢材质地均匀、残余应力少，从而得到了高强度的钢材；避免了现有技术中钢管材质均匀性较差，后续去应力处理使钢材残余大量应力，导致所得钢材的强度较差的问题。
[0010]2、本发明钢材成型挤压工艺，采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理以及采用低淬低回的方式，使模具钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明的高强度冷挤压模具钢与现有的冷挤压模具钢相比，具有更高的耐磨性、强度以及抗回火稳定性。由于本发明冷挤压模具钢综合性能俱佳，可适用制作的模具范围广，使其寿命大大提高，降低生产使用成本，减少或避免在大冲击载荷、工作速度高、高精度长寿命等特殊环境下使用模具寻在的不耐磨、韧性差崩刃、断裂等问题。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0012]实施例1，一种钢材成型挤压工艺，包括以下步骤:
(1)炼钢原料选择含碳量小于0.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1490°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉15min前，投入锰、硅、钒、铌等合金，然后投入0.2%的脱氧剂，净化钢水的纯净度；
(2)将钢锭模预热至290°C，注入钢水，浇注温度为1490°C，保温42min后脱模保温缓冷，48小时后出炉，制得还料；
(3)对制成的坯料表面进行机加工； (4)将机加工后的坯料进行酸洗、除油、磷化、皂化，并进行清洗；
(5)使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在22-38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为490°C，时间为3-5小时，得到机械性能及尺寸精度较原始材料明显提高的冷拔材料。
[0013](6)将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为lOOMPa，温度为750°C，处理时间30min，得到半成品；
(7)将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至660°C进行3h的渗碳氮处理,气体压力为0.2MPa,混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6 ；
(8)将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸溃2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的2，6- 二叔丁基对甲酚组成；
(9)取出表面均化剂中的半成品进行激光相变硬化处理，激光加热温度为980°C，时间为 22-28s ；
(10)对处理后的半成品采用抛丸清理机进行处理，去除表面氧化膜；
(11)对抛丸后的半成品进行回火处理，先以65°C/小时的升温速度将锻件加热至850°C，保温1.5小时，以20°C /小炉冷至720°C，保温I小时，再以30°C /小时升温至860°C，保温2.5小时，最后以50°C /小时炉冷至480°C，出炉空冷至室温；
(12)将回火后的半成品包装即得成品。
[0014]所述步骤(4)中酸洗过程采用16%盐酸溶液，处理时间为20分钟。
[0015]实施例2，一种钢材成型挤压工艺，包括以下步骤:
(1)炼钢原料选择含碳量小于0.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1540°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉20min前，投入锰、硅、钒、铌等合金，然后投入0.3%的脱氧剂，净化钢水的纯净度；
(2)将钢锭模预热至310°C，注入钢水，浇注温度为1510°C，保温48min后脱模保温缓冷，48小时后出炉，制得还料；
(3)对制成的坯料表面进行机加工；
(4)将机加工后的坯料进行酸洗、除油、磷化、皂化，并进行清洗；
(5)使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为640°C，时间为5小时，得到机械性能及尺寸精度较原始材料明显提高的冷拔材料。
[0016](6)将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为150MPa，温度为900°C，处理时间30min，得到半成品；
(7)将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至740°C进行3h的渗碳氮处理，气体压力为0.2MPa，混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6 ；
(8)将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸溃2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的2，6- 二叔丁基对甲酚组成； (9)取出表面均化剂中的半成品进行激光相变硬化处理，激光加热温度为1150°C，时间为 22-28s ；
(10)对处理后的半成品采用抛丸清理机进行处理，去除表面氧化膜；
(11)对抛丸后的半成品进行回火处理，先以75°C/小时的升温速度将锻件加热至910°C,保温1.8小时，以30 V /小炉冷至750 V，保温2小时，再以40°C /小时升温至875°C，保温3.5小时，最后以60°C /小时炉冷至510°C，出炉空冷至室温；
(12)将回火后的半成品包装即得成品。
[0017]所述步骤(4)中酸洗过程采用16-18%盐酸溶液，处理时间为40分钟。
[0018]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种钢材成型挤压工艺，其特征在于:包括以下步骤: (1)炼钢原料选择含碳量小于0.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1490-1540°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉15_20min前，投入锰、硅、钒、铌等合金，然后投入0.2-0.3%的脱氧剂，净化钢水的纯净度； (2)将钢锭模预热至290-3KTC，注入钢水，浇注温度为1490-1510°C，保温42_48min后脱模保温缓冷，48小时后出炉，制得坯料； (3)对制成的坯料表面进行机加工； (4)将机加工后的坯料进行酸洗、除油、磷化、皂化，并进行清洗； (5)使用内、外模具，让坯料在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在22-38%，然后进行去应力处理，应力处理时温度为490°C -640°C,时间为3-5小时，得到机械性能及尺寸精度较原始材料明显提高的冷拔材料； (6)将装有坯料的密封模具包套取出，置于热等静压中处理，压力为100-150MPa，温度为750-900°C，处理时间30min，得到半成品； (7)将半成品从模具包套内取出装入加热室中，抽真空后通入氮气和一氧化碳的混合气体，加热至660-740°C进行3h的渗碳氮处理，气体压力为0.2MPa，混合气体中氮气和一氧化碳的体积比为44:6 ; (8)将渗碳氮处理后的半成品在表面均化剂中浸溃2.5h，以重量份计，所述表面均化剂由75份的基础油、12份的磷酸酯、25份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亚胺、0.005份的丁基二苯胺和2份的2，6- 二叔丁基对甲酚组成； (9)取出表面均化剂中的半成品进行激光相变硬化处理，激光加热温度为980-1150°C，时间为22-28s ； (10)对处理后的半成品采用抛丸清理机进行处理，去除表面氧化膜； (11)对抛丸后的半成品进行回火处理，先以65-75°C/小时的升温速度将锻件加热至850-910O，保温1.5-1.8小时，以20-30°C /小炉冷至720-750O，保温1-2小时，再以30-40°C /小时升温至860-875°C，保温2.5-3.5小时，最后以50_60°C /小时炉冷至480-510°C，出炉空冷至室温； (12)将回火后的半成品包装即得成品。
2.根据权利要求1所述的钢材成型挤压工艺，其特征在于:所述步骤(4)中酸洗过程采用16-18%盐酸溶液，处理时间为20-40分钟。
【文档编号】C22C33/06GK104451353SQ201410679006
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】高松 申请人:青岛海日升精密机械有限公司