專利名稱：用于冷擠壓金屬結構件的GCr15盤卷冷拔材的制造方法

　　技術領域：

　　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構件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，盤卷冷拔材產品交貨要求無氧化，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；硬度不大于190HBW ;同時，材料表面無裂紋，要有潤滑保護層。

　　背景技術：

　　軸承鋼是合金鋼的一個種類。GCrl5鉻軸承鋼，是制造各類軸承的主要材料之一，GCrl5軸承鋼的特點是碳含量在O. 95^1. 05%，鉻含量在I. 3(Tl. 65，用于制造各種結構件，或零部件產品(電機、機床、汽車、火車、礦山通用機械等設備上的滾動體或軸承套圈等)。 鋼鐵制造商提供合格的GCrl5軸承鋼棒材(或盤卷)材料產品，供貨狀態(tài)的特點是

　　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。機械制造商將鋼鐵制造商提供的GCrl5軸承鋼材料產品，加工成合格的GCrl5軸承鋼結構件(或零部件)；加工特點是I)、切削成型加工；2)、熱鍛成型加工。目前，機械制造商進行設備改進，可以進行“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、對材料性能、表面質量要求高”的特點，但此工藝生產金屬結構件如軸承套圈具有“金屬浪費少、成本低、套圈質量好”的優(yōu)點，受到機械制造商的歡迎。目前，鋼鐵制造商生產的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晶退火一包裝，適用于機械制造商的“切削成型加工”，如冷鐓鋼球的生產。但是，不能滿足機械制造商的“連續(xù)的冷擠壓成型工藝”要求。說明在連續(xù)冷擠壓金屬結構件生產時，極易產生材料的開裂、擠傷，模具損壞等，無法進行正常的冷擠壓生產。其不足之處為成品再結晶退火后硬度較高，適用范圍較狹窄，表面無潤滑層，不能適應冷擠壓成型加工。原因是硬度及表面狀態(tài)在擠壓時模具損耗大，模具損壞多，材料的利用率較低，不能適應連續(xù)的冷擠壓生產。能適應冷擠壓成型軸承套圈加工的GCrl5合金鋼產品，是合適的盤卷冷拔材。經同類型的專利檢索，冷擠壓金屬結構件用GCrl5盤卷冷拔材的生產，無相同或類似的專利。綜上所述，冷擠壓金屬結構件用GCrl5盤卷冷拔材的生產，是一個技術難題。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的是提供一種用于冷擠壓金屬結構件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，實現(xiàn)軸承鋼結構件連續(xù)化生產，基本杜絕了 “GCr 15盤卷冷拔材”冷擠壓金屬結構件生產中的“模具損耗大，模具損壞多，材料的利用率低，不能適應連續(xù)冷擠壓”生產現(xiàn)象，提高了材料在冷擠壓金屬結構件的成材率，滿足了 GCrl5冷擠壓金屬結構件過程中生產要求。 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種用于冷擠壓金屬結構件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，包括如下步驟I)球狀化退火GCrl5熱軋盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火，保護氣類型=N2露點(-60°C;氮氫保護氣露點彡_60°C;含氧量彡5ppm ;GCrl5熱軋盤卷隨爐升溫到78(T800°C，保溫5 7小時后以彡200C /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐；2)冷拔盤卷處理經過球狀化退火處理后的盤卷在帶機械除鱗設備的拉拔機上進行冷拉生產，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盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火，罩式爐保護氣類型=N2露點彡-600C ;氮氫保護氣露點彡-600C ;含氧量彡5ppm ；盤卷隨爐升溫到78(T800°C，保溫5 7小時后以彡20°C /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐；4)盤卷潤滑處理對盤卷進行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤滑處理、吹干處理后進行防銹包裝；盤卷冷拔材產品交貨狀態(tài)無氧化，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；硬度不大于190HBW ;同時，材料表面無裂紋，要有潤滑保護層。進一步，硫酸酸液的成分控制硫酸質量百分濃度為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，浸潰時間5 lOmin。表面潤滑處理的潤滑劑溶液的控制質量百分濃度5 7%，溶液PH值為8、；潤滑劑溫度85 95°C，浸潰時間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，經過熱軋的盤卷必須要進行球狀化退火處理，以達到冷拔所需的組織要求，將熱軋的盤卷進行球狀化退火，獲得均勻的球狀珠光體組織組，恢復塑性，便于后續(xù)冷拔生產。冷拉成品盤卷，將球狀化退火后的盤卷，通過在線拋丸處理，在拉拔機上，采取一定的變形量拉拔成品，生產成圓形的盤卷；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，同時確保收卷時卷形的整齊。高溫軟化退火處理，恢復原有的塑性，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冷拉后，鋼材在獲得均勻的尺寸公差與表面質量同時，產生加工硬化現(xiàn)象，因此，冷拉后的盤卷采取高溫軟化退火處理，以消除冷拔應力，盡可能降低硬度，恢復塑性，達到冷擠壓金屬結構件生產要求。退火后鋼材無氧化脫碳；組織為均勻珠光體組織；硬度不大于190HBW的要求。盤卷潤滑處理，表面酸洗除去氧化殘留物后潤滑處理達到冷擠壓生產的表面潤滑要求，確保擠壓過程中的潤滑與脫模順利。硫酸酸洗目的去除退火處理后，表面存在著氧化色及潤滑劑燃燒后的殘留物，清潔鋼材表面。連續(xù)冷擠壓金屬結構件過程中變形量大，承受的變形抗力大，產生的變形熱大；必須盡可能減小冷擠壓金屬結構件過程中的摩擦系數，防止冷擠壓時的軸承金屬結構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。盤卷潤滑處理是確保擠壓金屬結構件順利進行的最終關鍵，由于GCr 15鋼種退火處理后，表面存在著氧化色及冷拔時潤滑劑燃燒后的殘留物，這些物質對冷擠壓金屬結構件的生產是致命的，是造成擠壓模損傷與損壞，無法正常生產的最根本原因。因此，冷擠壓金屬結構件前表面潤滑處理，即先進行酸洗來去除退火后的氧化色及潤滑劑燃燒后的殘留物，再進行潤滑處理。

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

　　具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例I冷擠壓金屬結構件(如軸套套圈)用GCrl5盤卷的冷拔材生產。GCr 15鋼的化學成分

　　權利要求

　　1.用于冷擠壓金屬結構件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，包括如下步驟 1)球狀化退火 GCrl5熱軋盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火，保護氣類型隊露點< -60°C;氮氫保護氣露點< _60°C ;含氧量< 5ppm ； GCr 15熱軋盤卷隨爐升溫到78(Γ800 V，保溫5 7小時后以彡20 V /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐； 2)冷拔盤卷處理 經過球狀化退火處理后的盤卷在帶機械除鱗設備的拉拔機上進行冷拉生產，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盤卷在強對流氮氫保護氣氛罩式爐進行退火，罩式爐保護氣類型=N2露點< _60°C ;氮氫保護氣露點< _60°C ;含氧量< 5ppm ； 盤卷隨爐升溫到78(T800°C，保溫5 7小時后以彡200C /h冷卻至71(T730°C，保溫2 4小時，帶冷卻罩冷卻到140°C或以下溫度出爐； 4)盤卷潤滑處理 對盤卷進行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤滑處理、吹干處理后進行防銹包裝；盤卷冷拔材產品交貨狀態(tài)無氧化，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；硬度不大于190HBW ;同時，材料表面無裂紋，要有潤滑保護層。

　　2.如權利要求I所述的用于冷擠壓金屬結構件的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，硫酸酸洗時間3 8分鐘。

　　3.如權利要求I所述的用于冷擠壓金屬結構件的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，浸潰時間5 lOmin。

　　4.如權利要求I所述的用于冷擠壓金屬結構件的GCrl5盤卷冷拔材的制造方法，其特征是，表面潤滑處理的潤滑劑溶液的控制質量百分濃度5 7%，溶液PH值為8、；潤滑劑溫度85 95°C，浸潰時間4 5分鐘。

　　5.如權利要求I所述的用于冷擠壓金屬結構件的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,內徑850 1000mm,撓度小于3mm。

　　全文摘要

　　用于冷擠壓金屬結構件的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小時后以≤20℃/h冷卻至710~730℃，保溫2~4小時，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小時后以≤20℃/h冷卻至710~730℃，保溫2~4小時，帶冷卻罩冷卻到140℃或以下溫度出爐；4)盤卷潤滑處理，對盤卷進行硫酸酸洗、沖洗、上皮膜劑、沖洗、表面潤滑處理、吹干處理后進行防銹包裝。

　　文檔編號C21D8/06GK102912102SQ20121041961

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

　　發(fā)明者湯飛 申請人:寶鋼特種材料有限公司