專利名稱：用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCr15盤卷冷拔材的制造方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明涉及GCrl5盤卷冷拔材制造方法，尤其涉及用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，盤卷冷拔材產(chǎn)品交貨要求無(wú)氧化，脫碳深度不大于公稱直徑的I. 0%mm ;組織為球狀化珠光體2-4級(jí)；硬度不大于190HBW ;同時(shí)，材料表面無(wú)裂紋，要有潤(rùn)滑保護(hù)層。

　　背景技術(shù)：

　　軸承鋼是合金鋼的一個(gè)種類。GCrl5鉻軸承鋼，是制造各類軸承的主要材料之一，GCrl5軸承鋼的特點(diǎn)是碳含量在O. 95^1. 05%，鉻含量在I. 3(Tl. 65，用于制造各種結(jié)構(gòu)件，或零部件產(chǎn)品(電機(jī)、機(jī)床、汽車、火車、礦山通用機(jī)械等設(shè)備上的滾動(dòng)體或軸承套圈等)。 鋼鐵制造商提供合格的GCrl5軸承鋼棒材(或盤卷)材料產(chǎn)品，供貨狀態(tài)的特點(diǎn)是

　　I)、熱軋材供貨，適用于熱鍛成型加工；2)、熱軋退火材供貨，適用于切削成型加工；3)、冷拉退火材供貨，適用于切削成型加工。機(jī)械制造商將鋼鐵制造商提供的GCrl5軸承鋼材料產(chǎn)品，加工成合格的GCrl5軸承鋼結(jié)構(gòu)件(或零部件)；加工特點(diǎn)是I)、切削成型加工；2)、熱鍛成型加工。目前，機(jī)械制造商進(jìn)行設(shè)備改進(jìn)，可以進(jìn)行“切削成型加工；熱鍛成型加工”之外的“連續(xù)的冷擠壓成型工藝”。說明“冷擠壓成型加工”形式與“切削成型加工”、“熱鍛成型加工”、“冷鐓鋼球加工”，是不同的成型方式，“冷擠壓成型加工”具有“冷變形量大、對(duì)材料性能、表面質(zhì)量要求高”的特點(diǎn)，但此工藝生產(chǎn)金屬結(jié)構(gòu)件如軸承套圈具有“金屬浪費(fèi)少、成本低、套圈質(zhì)量好”的優(yōu)點(diǎn)，受到機(jī)械制造商的歡迎。目前，鋼鐵制造商生產(chǎn)的GCr 15冷拉退火盤卷材料，其冷加工藝為熱軋盤卷一球化退火一冷拉成品一成品再結(jié)晶退火一包裝，適用于機(jī)械制造商的“切削成型加工”，如冷鐓鋼球的生產(chǎn)。但是，不能滿足機(jī)械制造商的“連續(xù)的冷擠壓成型工藝”要求。說明在連續(xù)冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)，極易產(chǎn)生材料的開裂、擠傷，模具損壞等，無(wú)法進(jìn)行正常的冷擠壓生產(chǎn)。其不足之處為成品再結(jié)晶退火后硬度較高，適用范圍較狹窄，表面無(wú)潤(rùn)滑層，不能適應(yīng)冷擠壓成型加工。原因是硬度及表面狀態(tài)在擠壓時(shí)模具損耗大，模具損壞多，材料的利用率較低，不能適應(yīng)連續(xù)的冷擠壓生產(chǎn)。能適應(yīng)冷擠壓成型軸承套圈加工的GCrl5合金鋼產(chǎn)品，是合適的盤卷冷拔材。經(jīng)同類型的專利檢索，冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件用GCrl5盤卷冷拔材的生產(chǎn)，無(wú)相同或類似的專利。綜上所述，冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件用GCrl5盤卷冷拔材的生產(chǎn)，是一個(gè)技術(shù)難題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，實(shí)現(xiàn)軸承鋼結(jié)構(gòu)件連續(xù)化生產(chǎn)，基本杜絕了 “GCr 15盤卷冷拔材”冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中的“模具損耗大，模具損壞多，材料的利用率低，不能適應(yīng)連續(xù)冷擠壓”生產(chǎn)現(xiàn)象，提高了材料在冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的成材率，滿足了 GCrl5冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中生產(chǎn)要求。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，包括如下步驟I)球狀化退火GCrl5熱軋盤卷在強(qiáng)對(duì)流氮?dú)浔Ｗo(hù)氣氛罩式爐進(jìn)行退火，保護(hù)氣類型=N2露點(diǎn)(-60°C;氮?dú)浔Ｗo(hù)氣露點(diǎn)彡_60°C;含氧量彡5ppm ;GCrl5熱軋盤卷隨爐升溫到78(T800°C，保溫5 7小時(shí)后以彡200C /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時(shí)，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐；2)冷拔盤卷處理經(jīng)過球狀化退火處理后的盤卷在帶機(jī)械除鱗設(shè)備的拉拔機(jī)上進(jìn)行冷拉生產(chǎn)，冷拉彎卷成成品盤卷；單道次拉拔壓縮率不大于46%,拉拔速度3(T60m/min ；·3)高溫軟化退火處理冷拉后的GCrl5盤卷在強(qiáng)對(duì)流氮?dú)浔Ｗo(hù)氣氛罩式爐進(jìn)行退火，罩式爐保護(hù)氣類型=N2露點(diǎn)彡-600C ;氮?dú)浔Ｗo(hù)氣露點(diǎn)彡-600C ;含氧量彡5ppm ；盤卷隨爐升溫到78(T800°C，保溫5 7小時(shí)后以彡20°C /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時(shí)，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐；4)盤卷潤(rùn)滑處理對(duì)盤卷進(jìn)行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤(rùn)滑處理、吹干處理后進(jìn)行防銹包裝；盤卷冷拔材產(chǎn)品交貨狀態(tài)無(wú)氧化，脫碳深度不大于公稱直徑的I. 0%mm ;組織為球狀化珠光體2-4級(jí)；硬度不大于190HBW ;同時(shí)，材料表面無(wú)裂紋，要有潤(rùn)滑保護(hù)層。進(jìn)一步，硫酸酸液的成分控制硫酸質(zhì)量百分濃度為1(Γ20%，硫酸亞鐵含量不大于55g/L ;酸液溫度6(T85°C，硫酸酸洗時(shí)間3 8分鐘。又，皮膜劑溶液控制總酸度TA =35^42,游離酸度FA 5. 5^7. O ;皮膜劑浸潰溫度70 85°C，浸潰時(shí)間5 lOmin。表面潤(rùn)滑處理的潤(rùn)滑劑溶液的控制質(zhì)量百分濃度5 7%，溶液PH值為8、；潤(rùn)滑劑溫度85 95°C，浸潰時(shí)間4 5分鐘。另外，本發(fā)明步驟2)收卷彎曲后的盤卷外徑IOOiTl 150mm,內(nèi)徑85(Tl000mm,撓度小于3mm ο在本發(fā)明GCrl5盤卷冷拔材的制造方法中球狀化退火，經(jīng)過熱軋的盤卷必須要進(jìn)行球狀化退火處理，以達(dá)到冷拔所需的組織要求，將熱軋的盤卷進(jìn)行球狀化退火，獲得均勻的球狀珠光體組織組，恢復(fù)塑性，便于后續(xù)冷拔生產(chǎn)。冷拉成品盤卷，將球狀化退火后的盤卷，通過在線拋丸處理，在拉拔機(jī)上，采取一定的變形量拉拔成品，生產(chǎn)成圓形的盤卷；單道次拉拔壓縮率不大于46%，可以確保拉拔順利和拉拔過程中不發(fā)生拉毛、斷裂，同時(shí)確保收卷時(shí)卷形的整齊。高溫軟化退火處理，恢復(fù)原有的塑性，降低成品硬度，硬度必須不大于190HBW，滿足后續(xù)冷擠壓的需要。由于GCrl5鋼種采用一定的變形量工藝?yán)淅?，鋼材在獲得均勻的尺寸公差與表面質(zhì)量同時(shí)，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，因此，冷拉后的盤卷采取高溫軟化退火處理，以消除冷拔應(yīng)力，盡可能降低硬度，恢復(fù)塑性，達(dá)到冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)要求。退火后鋼材無(wú)氧化脫碳；組織為均勻珠光體組織；硬度不大于190HBW的要求。盤卷潤(rùn)滑處理，表面酸洗除去氧化殘留物后潤(rùn)滑處理達(dá)到冷擠壓生產(chǎn)的表面潤(rùn)滑要求，確保擠壓過程中的潤(rùn)滑與脫模順利。硫酸酸洗目的去除退火處理后，表面存在著氧化色及潤(rùn)滑劑燃燒后的殘留物，清潔鋼材表面。連續(xù)冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中變形量大，承受的變形抗力大，產(chǎn)生的變形熱大；必須盡可能減小冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中的摩擦系數(shù)，防止冷擠壓時(shí)的軸承金屬結(jié)構(gòu)件材料與冷擠壓模具間的直接接觸，防止材料與冷擠壓模具間的粘結(jié)。盤卷潤(rùn)滑處理是確保擠壓金屬結(jié)構(gòu)件順利進(jìn)行的最終關(guān)鍵，由于GCr 15鋼種退火處理后，表面存在著氧化色及冷拔時(shí)潤(rùn)滑劑燃燒后的殘留物，這些物質(zhì)對(duì)冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)是致命的，是造成擠壓模損傷與損壞，無(wú)法正常生產(chǎn)的最根本原因。因此，冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件前表面潤(rùn)滑處理，即先進(jìn)行酸洗來(lái)去除退火后的氧化色及潤(rùn)滑劑燃燒后的殘留物，再進(jìn)行潤(rùn)滑處理。

　　本發(fā)明的有益技術(shù)效果I、通過采取球狀化退火、冷拉成品盤卷、高溫軟化退火、盤卷潤(rùn)滑處理等四部分的生產(chǎn)方式生產(chǎn)的成品，解決了冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中的“模具損耗大，模具損壞多，材料的利用率低，不能適應(yīng)連續(xù)冷擠壓”生產(chǎn)現(xiàn)象，提高了材料在冷擠壓的成材率，滿足了 GCrl5冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件過程中生產(chǎn)要求。2、通過冷加工工藝的實(shí)施，使GCrl5盤卷鋼材達(dá)到了高效生產(chǎn)，替代傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件采用切削、熱鍛成型的生產(chǎn)工藝，工序費(fèi)用大幅度下降產(chǎn)量與質(zhì)量得到保證，同時(shí)也解決了冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過程中連續(xù)化生產(chǎn)的需求，材料的利用率得到大幅度提高。其質(zhì)量和性能完全滿足冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件用戶的使用要求。

　　具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例I冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件(如軸套套圈)用GCrl5盤卷的冷拔材生產(chǎn)。GCr 15鋼的化學(xué)成分

　　權(quán)利要求

　　1.用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，包括如下步驟 1)球狀化退火 GCrl5熱軋盤卷在強(qiáng)對(duì)流氮?dú)浔Ｗo(hù)氣氛罩式爐進(jìn)行退火，保護(hù)氣類型隊(duì)露點(diǎn)< -60°C;氮?dú)浔Ｗo(hù)氣露點(diǎn)< _60°C ;含氧量< 5ppm ； GCr 15熱軋盤卷隨爐升溫到78(Γ800 V，保溫5 7小時(shí)后以彡20 V /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時(shí)，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐； 2)冷拔盤卷處理 經(jīng)過球狀化退火處理后的盤卷在帶機(jī)械除鱗設(shè)備的拉拔機(jī)上進(jìn)行冷拉生產(chǎn)，冷拉彎卷成成品盤卷；單道次拉拔壓縮率不大于46%,拉拔速度3(T60m/min ； 3)高溫軟化退火處理 冷拉后的GCrl5盤卷在強(qiáng)對(duì)流氮?dú)浔Ｗo(hù)氣氛罩式爐進(jìn)行退火，罩式爐保護(hù)氣類型=N2露點(diǎn)< _60°C ;氮?dú)浔Ｗo(hù)氣露點(diǎn)< _60°C ;含氧量< 5ppm ； 盤卷隨爐升溫到78(T800°C，保溫5 7小時(shí)后以彡200C /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時(shí)，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐； 4)盤卷潤(rùn)滑處理 對(duì)盤卷進(jìn)行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤(rùn)滑處理、吹干處理后進(jìn)行防銹包裝；盤卷冷拔材產(chǎn)品交貨狀態(tài)無(wú)氧化，脫碳深度不大于公稱直徑的I. 0%mm ;組織為球狀化珠光體2-4級(jí)；硬度不大于190HBW ;同時(shí)，材料表面無(wú)裂紋，要有潤(rùn)滑保護(hù)層。

　　2.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，其特征是，硫酸酸液的濃度控制硫酸質(zhì)量百分濃度為1(Γ20%，硫酸亞鐵含量不大于55g/L ;酸液溫度6(T85°C，硫酸酸洗時(shí)間3 8分鐘。

　　3.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，其特征是，皮膜劑溶液控制總酸度TA 35^42 ;游離酸度FA 5. 5^7. O ;皮膜劑浸潰溫度70 85°C，浸潰時(shí)間5 lOmin。

　　4.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，其特征是，表面潤(rùn)滑處理的潤(rùn)滑劑溶液的控制質(zhì)量百分濃度5 7%，溶液PH值為8、；潤(rùn)滑劑溫度85 95°C，浸潰時(shí)間4 5分鐘。

　　5.如權(quán)利要求I所述的用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，其特征是，步驟2)收卷彎曲后的盤卷外徑1000 1150mm,內(nèi)徑850 1000mm,撓度小于3mm。

　　全文摘要

　　用于冷擠壓金屬結(jié)構(gòu)件的GCr15盤卷冷拔材的制造方法，包括如下步驟1)球狀化退火，GCr15熱軋盤卷隨爐升溫到780~800℃，保溫5~7小時(shí)后以≤20℃/h冷卻至710~730℃，保溫2~4小時(shí)，帶冷卻罩冷卻到140℃或以下溫度出爐；2)冷拔盤卷處理，冷拉彎卷成成品盤卷；單道次拉拔壓縮率不大于46%，拉拔速度30~60m/min；3)高溫軟化退火處理，罩式爐退火，隨爐升溫到780~800℃，保溫5~7小時(shí)后以≤20℃/h冷卻至710~730℃，保溫2~4小時(shí)，帶冷卻罩冷卻到140℃或以下溫度出爐；4)盤卷潤(rùn)滑處理，對(duì)盤卷進(jìn)行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤(rùn)滑處理、吹干處理后進(jìn)行防銹包裝。

　　文檔編號(hào)C21D8/06GK102912102SQ20121041961

　　公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日

　　發(fā)明者湯飛 申請(qǐng)人:寶鋼特種材料有限公司