一种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其步骤如下：将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯进行锻造；7CrSiMnMoV合金钢锻件等温退火；将粗加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片堵孔、涂耐高温防氧化涂料；将7CrSiMnMoV合金钢扩径模片放入气氛保护加热炉内；通入氮气+氨气+甲醇，加热；通入氮气+甲醇保护，奥氏体化；硝盐淬火；校形回火。本发明的7CrSiMnMoV扩径模片不会发生淬火裂纹、脱碳等缺陷，并具有优异的淬火深度、抗弯强度、抗压强度、冲击韧性和硬度等各方面性能，能满足机械加工的需要，且机加工后不变形，能满足稳定扩管2~3万支的要求。
【专利说明】—种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械扩径机上用的扩径模片的制备方法，特别涉及一种低成本、高硬度、高强度、高韧性的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法。
【背景技术】
[0002]机械扩径机用的扩径模具-模片是成型钢管的关键模具。扩径过程中，为使钢管发生扩径变形，扩径机模片需要承受巨大的压力和摩擦力，为了保证模片的使用性能，目前采用高耐磨微变形的进口冷作模具钢C12MolVl和C12MoV制备。C12MolVl和C12MoV由于合金元素含量高，价格昂贵，且合金组织中大量的碳化物易导致模片产生裂纹而断裂。另夕卜，由于模片的长度/厚度达到25，热处理变形很严重，给后续的机械加工带来了很大的难题，同时，变形导致模片不同部位的机械加工余量不同，残留的脱碳层易导致模片出现裂纹和断裂，严重影响钢管的生产效率，严重时会造成卡管，带来极大的损失。
【发明内容】
[0003]为了解决存在的上述技术问题，本发明提供了一种低成本、高硬度、高强度、高韧性的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤:
1)将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯进行锻造，初始锻造温度为110(Tll50°C，结束锻造温度为800°C?850°C，三次镦拔，累计锻比为7?9，锻造后空气冷却至 5(Tl50°C ；
2)将5(Tl50V的7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉，升温至840 V?860 °C，升温速度为3(Γ40 V /分钟，保温2?4小时，随炉冷至680 V?700 V，保温3飞小时，随炉冷至5500C?600°C出炉，空气冷却；
3)将空气冷却后的7CrSiMnMoV合金钢锻件加工成7CrSiMnMoV合金钢扩径模片，表面涂f 2mm的RLHY-3f 33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔；
4)7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前广2小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为5?10L/min ；
5)加热:随炉升温，升温速度2(T30°C/min，升温至550°C充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温2?4小时；氮气通气速度为5?10L/min，氨气通气速度为:T6L/min，甲醇加入速度为45?50 滴 /min ；
6)奥氏体化:炉温从550°C升温至700°C?720°C后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10^200C /min，氮气通气速度为5?10L/min，甲醇加入速度为60?90滴/min，保证火焰长度>150mm ;从700°C?720°C升温至880°C?900°C，保温2?4小时，氮气+甲醇通气速度保持不变；
7)淬火:将7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷15?30秒，淬入1600C?180°C硝盐浴中，保温1(Γ15分钟，出硝盐槽后擦干净； 8)回火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住校形放入井式回火炉中回火4飞小时，回火2次。
[0005]本发明的有益效果是:本发明中7CrSiMnMoV扩径模片在气氛保护下，脱碳层深度小于0.05_，淬火后基体组织为回火马氏体，淬火深度可达到扩径模片的整个横截面，保证了机加工后扩径模片的硬度不降低，扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度大于等于4100MPa，抗压强度大于等于5300MPa，扭转强度大于等于2030MPa，冲击韧性大于等于150J/cm2，硬度为6(T63HRC。采用上述热处理工艺制备的7CrSiMnMoV扩径模片，满足机械加工的需要，力学性能优异，机加工后不变形。且这种7CrSiMnMoV扩径模片较现有的C12MolVl和C12MoV扩径模片，原材料成本降低了 2/3，机加工成本降低了 1/4，使用性能能满足稳定扩管2?3万支的要求。
【具体实施方式】
[0006]下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
[0007]实施例1
本实施例为大型的7CrSiMnMoV扩径模片。其制备方法如下:
I)将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯(非金属夹杂物:A:1 ;B:1.5 ;C:1 ;D:
0.5)进行锻造，始锻温度为1150°C，终锻温度为860°C，三次镦拔，累计锻比为7.2，锻后空气冷却至120°C左右，锻后合金钢的晶粒度为8级。2) 7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉升温至8600C，升温速度为30°C /分钟，保温4小时，随炉冷至700°C，保温5小时，随炉冷至600°C出炉空冷。3)将机加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片表面涂2mm的RLHY_3f 33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔。4)7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前2小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为9L/min。5)加热:随炉升温，升温速度20°C /min，升温至550°C充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温4小时。氮气通气速度为9L/min，氨气通气速度为6L/min，甲醇加入速度为50滴/min。6)奥氏体化:从550°C升温至720°C后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10°C /min，氮气通气速度为9L/min，甲醇加入速度为90滴/min，保证火焰长度>150mm。从720°C升温至900°C，保温4小时，氮气+甲醇通气速度保持不变。7)淬火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷30秒，淬入160°C硝盐浴中，保温15分钟，出硝盐槽后擦干净。8)回火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住(校形)放入井式回火炉中回火6小时，回火2次。
[0008]经过上述热处理的扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度为4105MPa左右，抗压强度为5312MPa左右，扭转强度为2051MPa左右，冲击韧性为151 J/cm2左右，硬度为60HRC左右。
[0009]实施例2
本实施例为中型的7CrSiMnMoV扩径模片。其制备方法如下:
O选用电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯(非金属夹杂物:A: 1.5 ；B:1 ；C:0.5 ；D:0.5)，进行锻造，始锻温度为1120°C，终锻温度为830°C，三次镦拔，累计锻比为8，锻后空冷至80°C左右，锻后合金钢的晶粒度为8.5级。2) 7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉升温至8500C，升温速度为35°C /分钟，保温3小时，随炉冷至690°C，保温4小时，随炉冷至580°C出炉空冷。3)将机加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片表面涂1.5mm的RLHY_3f 33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔。4)7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前1.5小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为6L/min。5)加热:随炉升温，升温速度25°C /min，升温至550°C充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温3小时。氮气通气速度为6L/min,氨气通气速度为5L/min,甲醇加入速度为48滴/min。6)奥氏体化:从550°C升温至710°C后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为15°C /min，氮气通气速度为6L/min，甲醇加入速度为75滴/min，保证火焰长度>150mm。从710°C升温至890°C，保温3小时，氮气+甲醇通气速度保持不变。7)淬火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷20秒，淬入170°C硝盐浴中，保温13分钟，出硝盐槽后擦干净。8)回火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住(校形)放入井式回火炉中回火5小时，回火2次。
[0010]经过上述热处理的扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度为4155MPa左右，抗压强度为5372MPa左右，扭转强度为2085MPa左右，冲击韧性为153 J/cm2左右，硬度为62HRC左右。
[0011]实施例3
本实施例为小型的7CrSiMnMoV扩径模片。其制备方法如下:
O选用电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯(非金属夹杂物:A:1 ；B:0.5 ；C:1 ；D:
0.5)，进行锻造，始锻温度为1100°C，终锻温度为800°C，三次镦拔，累计锻比为9，锻后空冷至60°C左右，锻后合金钢的晶粒度为9级。2) 7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉升温至840°C，升温速度为40°C /分钟，保温2小时，随炉冷至680°C，保温3小时，随炉冷至550°C出炉空冷。3)将机加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片表面涂Imm左右厚的RLHY_3f 33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔。4)7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前I小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为5L/min。5)加热:随炉升温，升温速度30°C /min，升温至550°C充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温2小时。氮气通气速度为5L/min，氨气通气速度为3L/min，甲醇加入速度为45滴/min。6)奥氏体化:从550°C升温至700°C后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为20°C /min，氮气通气速度为5L/min，甲醇加入速度为60滴/min，保证火焰长度>150mm。从700°C升温至880°C，保温2小时，氮气+甲醇通气速度保持不变。7)淬火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷15秒，淬入180°C硝盐浴中，保温10分钟，出硝盐槽后擦干净。8)回火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住(校形)放入井式回火炉中回火4小时，回火2次。
[0012]经过上述热处理的扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度为4171MPa左右，抗压强度为5389MPa左右，扭转强度为2092MPa左右，冲击韧性为155 J/cm2左右，硬度为63HRC左右。
【权利要求】
1.一种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯进行锻造，初始锻造温度为110(Tll50°C，结束锻造温度为800°C?850°C，三次镦拔，累计锻比为7?9，锻造后空气冷却至 5(Tl50°C ； 2)将5(Tl50V的7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉，升温至840 V?860 °C，升温速度为3(Γ40 V /分钟，保温2?4小时，随炉冷至680 V?700 V，保温3飞小时，随炉冷至5500C?600°C出炉，空气冷却； 3)将空气冷却后的7CrSiMnMoV合金钢锻件加工成7CrSiMnMoV合金钢扩径模片，表面涂f 2mm的RLHY-3f 33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔； 4)7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前广2小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为5?10L/min ； 5)加热:随炉升温，升温速度2(T30°C/min，升温至550°C充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温2?4小时；氮气通气速度为5?10L/min，氨气通气速度为:T6L/min，甲醇加入速度为45?50 滴 /min ； 6)奥氏体化:炉温从550°C升温至700°C?720°C后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10^200C /min，氮气通气速度为5?10L/min，甲醇加入速度为60?90滴/min，保证火焰长度>150mm ;从700°C?720°C升温至880°C?900°C，保温2?4小时，氮气+甲醇通气速度保持不变； 7)淬火:将7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷15?30秒，淬入1600C?180°C硝盐浴中，保温1(Γ15分钟，出硝盐槽后擦干净； 8)回火:7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住校形放入井式回火炉中回火4飞小时，回火2次。
2.如权利要求1所述的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中氮气通气速度为为5?10L/min。
3.如权利要求1所述的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中炉温从550°C升温至700°C?720°C后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为1(T20°C /min，氮气通气速度为5?10L/min，甲醇加入速度为60?90滴/min。
【文档编号】C21D1/18GK104357633SQ201410716366
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】王振生, 彭真, 杨双双, 宋力 申请人:湖南科技大学