用于冷挤压金属结构件的GCr15盘卷冷拔材的制造方法

　　专利名称：用于冷挤压金属结构件的GCr15盘卷冷拔材的制造方法

　　技术领域：

　　本发明涉及GCrl5盘卷冷拔材制造方法，尤其涉及用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，盘卷冷拔材产品交货要求无氧化，脱碳深度不大于公称直径的I. 0%mm ;组织为球状化珠光体2-4级；硬度不大于190HBW ;同时，材料表面无裂纹，要有润滑保护层。

　　背景技术：

　　轴承钢是合金钢的一个种类。GCrl5铬轴承钢，是制造各类轴承的主要材料之一，GCrl5轴承钢的特点是碳含量在O. 95^1. 05%，铬含量在I. 3(Tl. 65，用于制造各种结构件，或零部件产品(电机、机床、汽车、火车、矿山通用机械等设备上的滚动体或轴承套圈等)。 钢铁制造商提供合格的GCrl5轴承钢棒材(或盘卷)材料产品，供货状态的特点是

　　I)、热轧材供货，适用于热锻成型加工；2)、热轧退火材供货，适用于切削成型加工；3)、冷拉退火材供货，适用于切削成型加工。机械制造商将钢铁制造商提供的GCrl5轴承钢材料产品，加工成合格的GCrl5轴承钢结构件(或零部件)；加工特点是I)、切削成型加工；2)、热锻成型加工。目前，机械制造商进行设备改进，可以进行“切削成型加工；热锻成型加工”之外的“连续的冷挤压成型工艺”。说明“冷挤压成型加工”形式与“切削成型加工”、“热锻成型加工”、“冷镦钢球加工”，是不同的成型方式，“冷挤压成型加工”具有“冷变形量大、对材料性能、表面质量要求高”的特点，但此工艺生产金属结构件如轴承套圈具有“金属浪费少、成本低、套圈质量好”的优点，受到机械制造商的欢迎。目前，钢铁制造商生产的GCr 15冷拉退火盘卷材料，其冷加工艺为热轧盘卷一球化退火一冷拉成品一成品再结晶退火一包装，适用于机械制造商的“切削成型加工”，如冷镦钢球的生产。但是，不能满足机械制造商的“连续的冷挤压成型工艺”要求。说明在连续冷挤压金属结构件生产时，极易产生材料的开裂、挤伤，模具损坏等，无法进行正常的冷挤压生产。其不足之处为成品再结晶退火后硬度较高，适用范围较狭窄，表面无润滑层，不能适应冷挤压成型加工。原因是硬度及表面状态在挤压时模具损耗大，模具损坏多，材料的利用率较低，不能适应连续的冷挤压生产。能适应冷挤压成型轴承套圈加工的GCrl5合金钢产品，是合适的盘卷冷拔材。经同类型的专利检索，冷挤压金属结构件用GCrl5盘卷冷拔材的生产，无相同或类似的专利。综上所述，冷挤压金属结构件用GCrl5盘卷冷拔材的生产，是一个技术难题。

　　发明内容

　　本发明的目的是提供一种用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，实现轴承钢结构件连续化生产，基本杜绝了 “GCr 15盘卷冷拔材”冷挤压金属结构件生产中的“模具损耗大，模具损坏多，材料的利用率低，不能适应连续冷挤压”生产现象，提高了材料在冷挤压金属结构件的成材率，满足了 GCrl5冷挤压金属结构件过程中生产要求。 为达到上述目的，本发明的技术方案是一种用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，包括如下步骤I)球状化退火GCrl5热轧盘卷在强对流氮氢保护气氛罩式炉进行退火，保护气类型=N2露点(-60°C;氮氢保护气露点彡_60°C;含氧量彡5ppm ;GCrl5热轧盘卷随炉升温到78(T800°C，保温5 7小时后以彡200C /h冷却至71(T730°C，保温2 4小时，带冷却罩冷却到140°C或以下温度出炉；2)冷拔盘卷处理经过球状化退火处理后的盘卷在带机械除鳞设备的拉拔机上进行冷拉生产，冷拉弯卷成成品盘卷；单道次拉拔压缩率不大于46%,拉拔速度3(T60m/min ；·3)高温软化退火处理冷拉后的GCrl5盘卷在强对流氮氢保护气氛罩式炉进行退火，罩式炉保护气类型=N2露点彡-600C ;氮氢保护气露点彡-600C ;含氧量彡5ppm ；盘卷随炉升温到78(T800°C，保温5 7小时后以彡20°C /h冷却至71(T730°C，保温2 4小时，带冷却罩冷却到140°C或以下温度出炉；4)盘卷润滑处理对盘卷进行硫酸酸洗、冲洗、上皮膜剂、冲洗、表面润滑处理、吹干处理后进行防锈包装；盘卷冷拔材产品交货状态无氧化，脱碳深度不大于公称直径的I. 0%mm ;组织为球状化珠光体2-4级；硬度不大于190HBW ;同时，材料表面无裂纹，要有润滑保护层。进一步，硫酸酸液的成分控制硫酸质量百分浓度为1(Γ20%，硫酸亚铁含量不大于55g/L ;酸液温度6(T85°C，硫酸酸洗时间3 8分钟。又，皮膜剂溶液控制总酸度TA =35^42,游离酸度FA 5. 5^7. O ;皮膜剂浸溃温度70 85°C，浸溃时间5 lOmin。表面润滑处理的润滑剂溶液的控制质量百分浓度5 7%，溶液PH值为8、；润滑剂温度85 95°C，浸溃时间4 5分钟。另外，本发明步骤2)收卷弯曲后的盘卷外径IOOiTl 150mm,内径85(Tl000mm,挠度小于3mm ο在本发明GCrl5盘卷冷拔材的制造方法中球状化退火，经过热轧的盘卷必须要进行球状化退火处理，以达到冷拔所需的组织要求，将热轧的盘卷进行球状化退火，获得均匀的球状珠光体组织组，恢复塑性，便于后续冷拔生产。冷拉成品盘卷，将球状化退火后的盘卷，通过在线抛丸处理，在拉拔机上，采取一定的变形量拉拔成品，生产成圆形的盘卷；单道次拉拔压缩率不大于46%，可以确保拉拔顺利和拉拔过程中不发生拉毛、断裂，同时确保收卷时卷形的整齐。高温软化退火处理，恢复原有的塑性，降低成品硬度，硬度必须不大于190HBW，满足后续冷挤压的需要。由于GCrl5钢种采用一定的变形量工艺冷拉后，钢材在获得均匀的尺寸公差与表面质量同时，产生加工硬化现象，因此，冷拉后的盘卷采取高温软化退火处理，以消除冷拔应力，尽可能降低硬度，恢复塑性，达到冷挤压金属结构件生产要求。退火后钢材无氧化脱碳；组织为均匀珠光体组织；硬度不大于190HBW的要求。盘卷润滑处理，表面酸洗除去氧化残留物后润滑处理达到冷挤压生产的表面润滑要求，确保挤压过程中的润滑与脱模顺利。硫酸酸洗目的去除退火处理后，表面存在着氧化色及润滑剂燃烧后的残留物，清洁钢材表面。连续冷挤压金属结构件过程中变形量大，承受的变形抗力大，产生的变形热大；必须尽可能减小冷挤压金属结构件过程中的摩擦系数，防止冷挤压时的轴承金属结构件材料与冷挤压模具间的直接接触，防止材料与冷挤压模具间的粘结。盘卷润滑处理是确保挤压金属结构件顺利进行的最终关键，由于GCr 15钢种退火处理后，表面存在着氧化色及冷拔时润滑剂燃烧后的残留物，这些物质对冷挤压金属结构件的生产是致命的，是造成挤压模损伤与损坏，无法正常生产的最根本原因。因此，冷挤压金属结构件前表面润滑处理，即先进行酸洗来去除退火后的氧化色及润滑剂燃烧后的残留物，再进行润滑处理。

　　本发明的有益技术效果I、通过采取球状化退火、冷拉成品盘卷、高温软化退火、盘卷润滑处理等四部分的生产方式生产的成品，解决了冷挤压金属结构件生产中的“模具损耗大，模具损坏多，材料的利用率低，不能适应连续冷挤压”生产现象，提高了材料在冷挤压的成材率，满足了 GCrl5冷挤压金属结构件过程中生产要求。2、通过冷加工工艺的实施，使GCrl5盘卷钢材达到了高效生产，替代传统金属结构件采用切削、热锻成型的生产工艺，工序费用大幅度下降产量与质量得到保证，同时也解决了冷挤压金属结构件生产过程中连续化生产的需求，材料的利用率得到大幅度提高。其质量和性能完全满足冷挤压金属结构件用户的使用要求。

　　具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例I冷挤压金属结构件(如轴套套圈)用GCrl5盘卷的冷拔材生产。GCr 15钢的化学成分

　　权利要求

　　1.用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，包括如下步骤 1)球状化退火 GCrl5热轧盘卷在强对流氮氢保护气氛罩式炉进行退火，保护气类型队露点< -60°C;氮氢保护气露点< _60°C ;含氧量< 5ppm ； GCr 15热轧盘卷随炉升温到78(Γ800 V，保温5 7小时后以彡20 V /h冷却至71(T730°C，保温2 4小时，带冷却罩冷却到140°C或以下温度出炉； 2)冷拔盘卷处理 经过球状化退火处理后的盘卷在带机械除鳞设备的拉拔机上进行冷拉生产，冷拉弯卷成成品盘卷；单道次拉拔压缩率不大于46%,拉拔速度3(T60m/min ； 3)高温软化退火处理 冷拉后的GCrl5盘卷在强对流氮氢保护气氛罩式炉进行退火，罩式炉保护气类型=N2露点< _60°C ;氮氢保护气露点< _60°C ;含氧量< 5ppm ； 盘卷随炉升温到78(T800°C，保温5 7小时后以彡200C /h冷却至71(T730°C，保温2 4小时，带冷却罩冷却到140°C或以下温度出炉； 4)盘卷润滑处理 对盘卷进行硫酸酸洗、冲洗、上皮膜剂、冲洗、表面润滑处理、吹干处理后进行防锈包装；盘卷冷拔材产品交货状态无氧化，脱碳深度不大于公称直径的I. 0%mm ;组织为球状化珠光体2-4级；硬度不大于190HBW ;同时，材料表面无裂纹，要有润滑保护层。

　　2.如权利要求I所述的用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，其特征是，硫酸酸液的浓度控制硫酸质量百分浓度为1(Γ20%，硫酸亚铁含量不大于55g/L ;酸液温度6(T85°C，硫酸酸洗时间3 8分钟。

　　3.如权利要求I所述的用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，其特征是，皮膜剂溶液控制总酸度TA 35^42 ;游离酸度FA 5. 5^7. O ;皮膜剂浸溃温度70 85°C，浸溃时间5 lOmin。

　　4.如权利要求I所述的用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，其特征是，表面润滑处理的润滑剂溶液的控制质量百分浓度5 7%，溶液PH值为8、；润滑剂温度85 95°C，浸溃时间4 5分钟。

　　5.如权利要求I所述的用于冷挤压金属结构件的GCrl5盘卷冷拔材的制造方法，其特征是，步骤2)收卷弯曲后的盘卷外径1000 1150mm,内径850 1000mm,挠度小于3mm。

　　全文摘要

　　用于冷挤压金属结构件的GCr15盘卷冷拔材的制造方法，包括如下步骤1)球状化退火，GCr15热轧盘卷随炉升温到780~800℃，保温5~7小时后以≤20℃/h冷却至710~730℃，保温2~4小时，带冷却罩冷却到140℃或以下温度出炉；2)冷拔盘卷处理，冷拉弯卷成成品盘卷；单道次拉拔压缩率不大于46%，拉拔速度30~60m/min；3)高温软化退火处理，罩式炉退火，随炉升温到780~800℃，保温5~7小时后以≤20℃/h冷却至710~730℃，保温2~4小时，带冷却罩冷却到140℃或以下温度出炉；4)盘卷润滑处理，对盘卷进行硫酸酸洗、冲洗、上皮膜剂、冲洗、表面润滑处理、吹干处理后进行防锈包装。

　　文档编号C21D8/06GK102912102SQ20121041961

　　公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日

　　发明者汤飞 申请人:宝钢特种材料有限公司