一種鋼材冷擠壓工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼材冷擠壓工藝，包括將低合金鋼鋸成坯料、退火處理、機加工、除油、磷化、皂化、清洗、冷擠壓、熱等靜壓處理、滲碳氮處理、表面均化、激光相變硬化處理、拋丸清理、回火處理和精車處理。該工藝可制作得到質(zhì)地均勻、殘余應力少、強度高的鋼制件，適用于對鋼質(zhì)材料進行加工。
【專利說明】一種鋼材冷擠壓工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼材冷擠壓工藝，屬于冷擠壓處理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]冷擠壓是將金屬毛坯置于模具腔內(nèi)，在室溫下，通過壓力機向模具腔內(nèi)的金屬毛坯施加壓力，使毛坯產(chǎn)生塑性變形而制得構(gòu)件的工藝。目前，對于低碳鋼、中碳鋼、軸承鋼、高速鋼、低合金鋼和不銹鋼等材質(zhì)的鋼材毛坯，均可采用冷擠壓工藝處理成型。如中國專利文獻CN103173599A公開了一種高精度、高強度鋼材料的冷擠壓方法，將熱軋低合金結(jié)構(gòu)鋼管進行正火處理、酸洗、清洗中和、磷化、皂化、冷擠壓和去應力處理等工藝過程后，得到機械性能和尺寸精度較原始材料明顯提高的鋼管。
[0003]但是，上述冷擠壓后得到的鋼管材質(zhì)均勻性較差，導致后續(xù)去應力處理仍使鋼材殘余大量應力，從而導致所得鋼材的強度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中冷擠壓后鋼管的材質(zhì)均勻性差，導致鋼材中的殘余應力無法去除，鋼材強度低；進而提出一種所得鋼材質(zhì)地均勻、殘余應力少、強度高的鋼材冷擠壓工藝。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋼材冷擠壓工藝，包括，
[0006](I)將低合金鋼鋸成坯料；
[0007](2)將所述坯料置于高溫電爐中進行退火處理，加熱至950-1000°C保溫6_9h，通過4-7h降至650-800°C后保溫9_15h，之后自然冷卻至室溫；
[0008](3)對退火處理后坯料的表面進行機加工；
[0009](4)將機加工后的坯料進行除油、磷化、皂化，并進行清洗；
[0010](5)將清洗后的坯料置于模具包套中密封后，采用液壓機進行冷擠壓；
[0011](6)將裝有坯料的密封模具包套取出，置于熱等靜壓中處理，壓力為100_150MPa，溫度為750-900°C，處理時間30min，得到半成品；
[0012](7)將半成品從模具包套內(nèi)取出裝入加熱室中，抽真空后通入氮氣和一氧化碳的混合氣體，加熱至650-750°C進行3h的滲碳氮處理，氣體壓力為0.2MPa，混合氣體中氮氣和一氧化碳的體積比為4:6 ;
[0013](8)將滲碳氮處理后的半成品在表面均化劑中浸潰2h，以重量份計，所述表面均化劑由80份的基礎(chǔ)油、15份的磷酸酯、30份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亞胺、0.005份的丁基二苯胺和3份的2，6- 二叔丁基對甲酚組成；
[0014](9)取出表面均化劑中的半成品進行激光相變硬化處理，激光加熱溫度為900-1200°C，時間為 20-30s ；
[0015](10)對處理后的半成品采用拋丸清理機進行處理，去除表面氧化膜；
[0016](11)對拋丸后的半成品進行回火處理，回火溫度為180_350°C,之后自然冷卻至室溫;
[0017](12)將回火后的半成品進行精車處理即可。
[0018]步驟⑷中，所述清洗包括酸洗和中和清洗過程。
[0019]步驟(5)中，冷擠壓的壓力為150_300MPa，冷擠壓的時間為lh。
[0020]步驟(8)中，將半成品浸潰在30_50°C的表面均化劑中。
[0021]步驟(9)中，激光能量為103-105W。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比具有以下有益效果:
[0023](I)本發(fā)明所述鋼材冷擠壓工藝，所述鋼材料經(jīng)鋸料、退火、機加工、除油、磷化、皂化、清洗、冷擠壓、熱等靜壓、滲碳氮、表面均化、激光相變硬化、拋丸、回火、精車處理后，得到的鋼材質(zhì)地均勻、殘余應力少，從而得到了高強度的鋼材；避免了現(xiàn)有技術(shù)中鋼管材質(zhì)均勻性較差，后續(xù)去應力處理使鋼材殘余大量應力，導致所得鋼材的強度較差的問題。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]本發(fā)明所述鋼材冷擠壓工藝，包括，
[0026](I)將低合金鋼鋸成坯料；
[0027](2)將所述坯料置于高溫電爐中進行退火處理，加熱至950-1000°C保溫9h，通過6-7h降至650-700°C后保溫9_10h，之后自然冷卻至室溫；
[0028](3)對退火處理后坯料的表面進行機加工；
[0029](4)將機加工后的坯料進行除油、磷化、皂化，并進行清洗；
[0030](5)將清洗后的坯料置于模具包套中密封后，采用液壓機進行冷擠壓，壓力為150MPa，冷擠壓時間為Ih ；
[0031](6)將裝有坯料的密封模具包套取出，置于熱等靜壓中處理，壓力為100_150MPa，溫度為750-900°C，處理時間30min，得到半成品；
[0032](7)將半成品從模具包套內(nèi)取出裝入加熱室中，抽真空后通入氮氣和一氧化碳的混合氣體，加熱至650-750°C進行3h的滲碳氮處理，氣體壓力為0.2MPa，混合氣體中氮氣和一氧化碳的體積比為4:6 ;
[0033](8)將滲碳氮處理后的半成品在表面均化劑中浸潰2h，以重量份計，所述表面均化劑由80份的基礎(chǔ)油、15份的磷酸酯、30份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亞胺、0.005份的丁基二苯胺和3份的2，6- 二叔丁基對甲酚組成；
[0034](9)取出表面均化劑中的半成品進行激光相變硬化處理，激光加熱溫度為900-1200°C，時間為 20-30s ；
[0035](10)對處理后的半成品采用拋丸清理機進行處理，去除表面氧化膜；
[0036](11)對拋丸后的半成品進行回火處理，回火溫度為180_350°C，之后自然冷卻至
室溫;
[0037](12)將回火后的半成品進行精車處理，得到鋼條I。
[0038]實施例2
[0039]本發(fā)明所述鋼材冷擠壓工藝，包括，
[0040](I)將低合金鋼鋸成坯料；[0041](2)將所述坯料置于高溫電爐中進行退火處理，加熱至950-1000°C保溫6h，通過4-5h降至700-800°C后保溫9-15h，之后自然冷卻至室溫；
[0042](3)對退火處理后坯料的表面進行機加工；
[0043](4)將機加工后的坯料進行除油、磷化、皂化，并進行酸洗和中和清洗；
[0044](5)將清洗后的坯料置于模具包套中密封后，采用液壓機進行冷擠壓，壓力為300MPa，冷擠壓時間為Ih ；
[0045](6)將裝有坯料的密封模具包套取出，置于熱等靜壓中處理，壓力為100-150°C MPa，溫度為750_900°C，處理時間30min，得到半成品；
[0046](7)將半成品從模具包套內(nèi)取出裝入加熱室中，抽真空后通入氮氣和一氧化碳的混合氣體，加熱至650-750°C進行3h的滲碳氮處理，氣體壓力為0.2MPa，混合氣體中氮氣和一氧化碳的體積比為4:6 ;
[0047](8)將滲碳氮處理后的半成品在表面均化劑中浸潰2h，以重量份計，所述表面均化劑由80份的基礎(chǔ)油、15份的磷酸酯、30份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亞胺、0.005份的丁基二苯胺和3份的2，6- 二叔丁基對甲酚組成；
[0048](9)取出表面均化劑中的半成品進行激光相變硬化處理，激光加熱溫度為900-1200°C，時間為 20-30s ；
[0049](10)對處理后的半成品采用拋丸清理機進行處理，去除表面氧化膜；
[0050](11)對拋丸后的半成品進行回火處理，回火溫度為180_350°C,之后自然冷卻至
室溫;
[0051](12)將回火后的半成品進行精車處理，得到鋼條2。
[0052]實施例3
[0053]本發(fā)明所述鋼材冷擠壓工藝，包括，
[0054](I)將低合金鋼鋸成坯料；
[0055](2)將所述坯料置于高溫電爐中進行退火處理，加熱至950-1000°C保溫8h，通過4-5h降至700-800°C后保溫9-15h，之后自然冷卻至室溫；
[0056](3)對退火處理后坯料的表面進行機加工；
[0057](4)將機加工后的坯料進行除油、磷化、皂化，并進行酸洗和中和清洗；
[0058](5)將清洗后的坯料置于模具包套中密封后，采用液壓機進行冷擠壓，冷擠壓的壓力為200MPa，冷擠壓的時間為Ih ；
[0059](6)將裝有坯料的密封模具包套取出，置于熱等靜壓中處理，壓力為100_150MPa，溫度為750-900°C，處理時間30min，得到半成品；
[0060](7)將半成品從模具包套內(nèi)取出裝入加熱室中，抽真空后通入氮氣和一氧化碳的混合氣體，加熱至650-750°C進行3h的滲碳氮處理，氣體壓力為0.2MPa，混合氣體中氮氣和一氧化碳的體積比為4:6 ;
[0061](8)將滲碳氮處理后的半成品在30_50°C的表面均化劑中浸潰2h，以重量份計，所述表面均化劑由80份的基礎(chǔ)油、15份的磷酸酯、30份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亞胺、0.005份的丁基二苯胺和3份的2，6- 二叔丁基對甲酚組成；
[0062](9)取出表面均化劑中的半成品進行激光相變硬化處理，激光加熱溫度為900-1200°C，時間為 20-30s，激光能量為 103-105W ;[0063](10)對處理后的半成品采用拋丸清理機進行處理，去除表面氧化膜；
[0064](11)對拋丸后的半成品進行回火處理，回火溫度為180_350°C，之后自然冷卻至
室溫;
[0065](12)將回火后的半成品進行精車處理，得到鋼條3。
[0066]對比例
[0067]將低合金鋼在900°C經(jīng)正火處理，細化晶粒；然后進行酸洗、清洗中和、磷化、皂化的表面處理；通過冷擠壓得到半成品，將半成品在500°C保溫4h去應力處理，得到鋼條A。
[0068]上述實施例和對比例中的磷化過程中采用磷酸鋅、錳鹽附著磷化膜進行磷化；除此之外的其他磷化方法也適用于本發(fā)明的工藝。
[0069]測試例
[0070]I)測試實施例1-3和對比例中鋼條的抗拉強度；
[0071]2)對實施例1-3和對比例中鋼條進行超聲探傷，根據(jù)JB/T4730.3-2005對鋼條評
級，結(jié)果見下表。
[0072]
【權(quán)利要求】
1.一種鋼材冷擠壓工藝,包括， (1)將低合金鋼鋸成坯料； (2)將所述坯料置于高溫電爐中進行退火處理，加熱至950-1000°C保溫6-9h，通過4-7h降至650-800°C后保溫9-15h，之后自然冷卻至室溫； (3)對退火處理后坯料的表面進行機加工； (4)將機加工后的坯料進行除油、磷化、皂化，并進行清洗； (5)將清洗后的坯料置于模具包套中密封后，采用液壓機進行冷擠壓； (6)將裝有坯料的密封模具包套取出，置于熱等靜壓中處理，壓力為100-150MPa，溫度為750-900°C，處理時間30min，得到半成品； (7)將半成品從模具包套內(nèi)取出裝入加熱室中，抽真空后通入氮氣和一氧化碳的混合氣體，加熱至650-750°C進行3h的滲碳氮處理，氣體壓力為0.2MPa，混合氣體中氮氣和一氧化碳的體積比為4:6 ; (8)將滲碳氮處理后的半成品在表面均化劑中浸潰2h，以重量份計，所述表面均化劑由80份的基礎(chǔ)油、15份的磷酸酯、30份的硫化脂肪酸酯、2份的十二烯基丁二酸、0.1份的丁二酰亞胺、0.005份的丁基二苯胺和3份的2，6- 二叔丁基對甲酚組成； (9)取出表面均化劑中的半成品進行激光相變硬化處理，激光加熱溫度為900-1200°C，時間為20-30s ； (10)對處理后的半成品采用拋丸清理機進行處理，去除表面氧化膜； (11)對拋丸后的半成品進行回火處理，回火溫度為180-350°C，之后自然冷卻至室溫； (12)將回火后的半成品進行精車處理即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷擠壓工藝，其特征在于，步驟(4)中，所述清洗包括酸洗和中和清洗過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷擠壓工藝，其特征在于，步驟(5)中，冷擠壓的壓力為150-300MPa，冷擠壓的時間為lh。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的冷擠壓工藝，其特征在于，步驟(8)中，將半成品浸潰在30-50°C的表面均化劑中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的冷擠壓工藝，其特征在于，步驟(9)中，激光能量為IO3-1O5Wo
【文檔編號】B23P15/00GK103934642SQ201410177805
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】范慶龍 申請人:華創(chuàng)融盛展示(北京)有限公司