一种冷拔钢管芯模及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种冷拔钢管芯模，其直径为10-70mm，长度为50-80mm，表面复合有厚度有为5-15μm的陶瓷膜。本发明还公开了制备所述冷拔钢管芯模的方法，包括：1)选取待处理芯模；2)高温淬火，高温回火处理步骤1)的芯模；3)TDS处理：首先清洗步骤2)的芯模，然后将芯模置于400-600℃处理30-60分钟，接着于900-1100℃盐浴中处理5-15h，紧接着将芯模加入600-800℃盐浴中进行等温淬火并空冷至室温，最后480-540℃回火处理并抛光得成品。本发明所制得的冷拔钢管芯模表层硬度HV＞2800，且结构致密，具有良好的抗拉伤、抗金属间咬合性能，可将芯模的使用寿命提高5-15倍。
【专利说明】_种冷拔钢管芯模及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属拉拔成型领域，涉及钢管冷拔用模具，特别涉及一种冷拔钢管芯 模及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 冷拔是一种常见的金属加工工艺，在生产无缝钢管中具有广泛应用，钢管冷拔对 冷拔模具的强度、韧性、耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能都具有很高的要求。 冷拔模具通常包括模套及模芯，模芯置于模套内，工作时外表面与钢管内壁产生强力摩擦 (定径带上的应力会高达近3000Mpa)，而普通芯模因强度、硬度、韧性不达标，不仅使用寿 命短，而且无法控制钢管内径，无法保证管材内壁质量；另外，在拉拔的过程中，钢管内壁会 产生强烈的塑性变形，使芯模温度升高至300°C，这就要求芯模材料有一定的回火稳定性。 为此，部分厂家采用淬火回火等热处理方法+表面镀铬处理以提高芯模耐磨性能，但这种 方法的硬度和耐磨性均不够高，不能满足产品使用要求，特别是生产高强度钢管时，矛盾尤 为突出。
[0003] 因此，有必要提供一种可以同时提高芯模耐磨性和塑韧性能的芯模处理工艺。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冷拔钢管芯模及其制备方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] 一种冷拔钢管芯模，特别是外表面有厚度为5-15 μ m的碳化物复合陶瓷膜层。
[0007] 优选的，所述冷拔钢管芯模为圆柱型芯模，其其直径为10_70mm，长度为50-80mm。
[0008] 制备冷拔钢管芯模的方法，包括以下步骤：
[0009] 1)取样：选取待处理的冷拔钢管芯模；
[0010] 2)热处理：首先高温淬火处理所取芯模，然后进行高温回火处理；
[0011] 3) TDS 处理，包括：
[0012] i、清洗：清洗去除芯模表面油污及锈迹；
[0013] ii、预热：将i所得芯模置于400-600°C环境保温30-60分钟；
[0014] iii、盐浴处理：将ii的芯模加入900-1100°C盐浴中处理5-15h ;
[0015] iv、等温淬火：将iii的芯模加入600-800°C盐浴中进行等温淬火，然后空冷至室 温；
[0016] V、回火：480-540°C回火处理iv所得芯模；
[0017] vi、抛光：抛光去除V所得芯模表面疏松附着层得产品。
[0018] 优选的，步骤2)热处理之后TDS处理之前还包括精加工冷拔钢管芯模的步骤。
[0019] 优选的，步骤1)所取冷拔钢管芯膜材质为Cr12Mo1Vp
[0020] 优选的，步骤3)盐浴处理所用盐浴按质量计含有以下成份：硼砂70-80份， BaCl22-5 份，V2055-12 份，A12-6 份，Mgl-5 份。
[0021] 本发明的有益效果在于：本发明的冷拔钢管芯模外表面具有高硬度、高强度、耐磨 损、抗腐蚀的优点，可以大大提高芯模的使用寿命。本发明所制得的冷拔钢管芯模外表面有 厚度为5-15 μm的复合陶瓷膜，该陶瓷膜具有结构致密，硬度高，抗拉伤、抗金属间咬合、性 能好的优点，可以将芯模的使用寿命提高5-15倍并降低其生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0023] 图1为本发明处理后冷拔钢管芯模实物照片；
[0024] 图2为本发明处理后处理后冷拔钢管芯模的金相照片； 图3为实施例1处理后冷拔钢管芯模的金相显微照片。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0026] 以下实施例将公开一种冷拔钢管芯模，特别是外表面复合有厚度为5-15 μ m的碳 化物复合陶瓷膜。
[0027] 优选的，所述冷拔钢管芯模为圆柱型芯模，其直径为10_70mm，长度为50_80mm，材 质为 Cr12Mo1Vp
[0028] 实施例1 :
[0029] 本实施例制备所述冷拔钢管芯模的方法，包括以下步骤：
[0030] 1)取样：选取Cr12Mo1V1原材料并初加工得到芯模半成品；
[0031] 2)热处理：首先高温淬火（淬火温度为1020°C，淬火介质为液氮）处理步骤1)所 得芯模，然后进行高温回火处理（回火温度为520°C，介质为空气）；
[0032] 3)机加工：精加工处理步骤2)所得芯模；
[0033] 4) TDS 处理，包括：
[0034] i、清洗：清洗去除步骤3)所得芯模表面油污及锈迹；
[0035] ii、预热：将i所得芯模置于500°C环境保温45分钟；
[0036] iii、盐浴处理：将ii的芯模加入950°C盐浴中处理IOh ;
[0037] iv、等温淬火：将iii的芯模加入750°C盐浴中进行等温淬火，然后空冷至室温；
[0038] 本步骤所用盐浴主要成分为KCl和NaCl。
[0039] V、回火：510°C回火处理iv所得芯模；
[0040] vi、抛光：抛光去除V所得芯模表面疏松附着层得产品。
[0041] 本实施例中，步骤4)盐浴处理所用盐浴按质量计含有以下成份：硼砂75份， BaCl26 份，V2058 份，A15 份，Mg3 份。
[0042] 实施例2 :
[0043] 本实施例制备所述冷拔钢管芯模的方法，包括以下步骤：
[0044] 1)取样：选取Cr12Mo1V1原材料并初加工得到芯模半成品；
[0045] 2)热处理：首先高温淬火（淬火温度为1080°C淬火，介质为液氮）处理步骤1)所 得芯模，然后进行高温回火处理（回火温度为540°C，介质为空气）；
[0046] 3)机加工：精加工处理步骤2)所得芯模；
[0047] 4) TDS 处理，包括：
[0048] i、清洗：清洗去除步骤3)所得芯模表面油污及锈迹；
[0049] ii、预热：将i所得芯模置于600°C环境保温30分钟；
[0050] iii、盐浴处理：将ii的芯模加入1000°C盐浴中处理5h ;
[0051] iv、等温淬火：将iii的芯模加入720°C盐浴中进行等温淬火，然后空冷至室温；
[0052] V、回火：500°C回火处理iV所得芯模；
[0053] vi、抛光：抛光去除V所得芯模表面疏松附着层得产品。
[0054] 本实施例中，步骤4)盐浴处理所用盐浴按质量计含有以下成份：硼砂80份， BaCl22 份，V20512 份，A12 份，Mgl 份。
[0055] 实施例3 :
[0056] 本实施例制备所述冷拔钢管芯模的方法，包括以下步骤：
[0057] 1)取样：选取Cr12Mo1V1原材料并初加工得到芯模半成品；
[0058] 2)热处理：首先高温淬火（淬火温度为1050°C，淬火介质为液氮）处理步骤1)所 得芯模，然后进行高温回火处理（回火温度为520°C，介质为空气）；
[0059] 3)机加工：精加工处理步骤2)所得芯模；
[0060] 4) TDS 处理，包括：
[0061] i、清洗：清洗去除步骤3)所得芯模表面油污及锈迹；
[0062] ii、预热：将i所得芯模置于400°C环境保温60分钟；
[0063] iii、盐浴处理：将ii的芯模加入900°C盐浴中处理15h ;
[0064] iv、等温淬火：将iii的芯模加入700°C盐浴中进行等温淬火，然后空冷至室温；
[0065] V、回火：520°C回火处理iv所得芯模；
[0066] vi、抛光：抛光去除V所得芯模表面疏松附着层得产品。
[0067] 本实施例中，步骤4)盐浴处理所用盐浴按质量计含有以下成份：硼砂70份， BaCl26 份，V2055 份，A16 份，Mg3 份。
[0068] 性能测试：
[0069] 1、宏观形貌检测：图1、2分别为实施例1、2处理后冷拔钢管芯模的整体形貌照片， 可以看出，本实施例冷拔钢管芯模表面致密光亮。
[0070] 2、显微组织检测：图3为实施例1处理后冷拔钢管芯模的金相显微照片，从图中可 以看出，本实施例处理后Cr 12Mo1V1基材表面复合有厚度为5-15 μ m的碳化物复合陶瓷膜，该 陶瓷膜与基体冶金结合，具有极高的耐磨、抗咬合（粘结）、耐蚀等性能，可大幅度地提高模 具的使用寿命。
[0071] 3、化学成分检测：经检测，实施例1冷拔钢管芯模表面陶瓷膜的主要由碳化钒、碳 化铌、碳化铝等正方和六方晶系碳化物相复合而成。
[0072] 4、力学性能测试：经检测，实施例1冷拔钢管芯模表面硬度HV > 2800,与下表中 几种表面处理技术相比较，其硬度值处于极高水平，完全能够满足冷拔钢管芯模的硬度要 求。
[0073]
【权利要求】
1. 一种冷拔钢管芯模，其特征在于：该冷拔钢管芯模外表面复合有厚度为5-15 y m的 陶瓷膜。
2. 根据权利要求1所述冷拔钢管芯模，其特征在于：所述冷拔钢管芯模为圆柱型芯模， 其其直径为10-70mm，长度为50-80mm。
3. 制备如权利要求1或2所述冷拔钢管芯模的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 取样：选取待处理的冷拔钢管芯模； 2) 热处理：首先高温淬火处理所取芯模，然后进行高温回火处理； 3. TDS处理，包括： i、 清洗：清洗去除芯模表面油污及锈迹； ii、 预热：将i所得芯模置于400-600°C环境保温30-60分钟； iii、 盐浴处理：将ii的芯模加入900-1100°C盐浴中处理5-15h ; iv、 等温淬火：将iii的芯模加入600-800°C盐浴中进行等温淬火，然后空冷至室温； V、回火：480-540°C回火处理iv所得芯模； vi、抛光：抛光去除v所得芯模表面疏松附着层得产品。
4. 根据权利要求3所述制备冷拔钢管芯模的方法，其特征在于：步骤2)热处理之后 TDS处理之前还包括精加工冷拔钢管芯模的步骤。
5. 根据权利要求3所述制备冷拔钢管芯模的方法，其特征在于：步骤1)所取冷拔钢管 芯膜材质为CrLA。
6. 根据权利要求3所述制备冷拔钢管芯模的方法，其特征在于，步骤3)盐浴处理所用 盐浴按质量计含有以下成份：硼砂70-80份，BaCl22-5份，V2055-12份，A12-6份，Mgl-5份。
【文档编号】C21D9/00GK104498692SQ201410708544
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】张军, 周卫宁 申请人:重庆赛飞斯金属材料有限公司