一種7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法，其步驟如下：將電渣重熔精煉的7CrSiMnMoV合金鋼鋼坯進(jìn)行鍛造；7CrSiMnMoV合金鋼鍛件等溫退火；將粗加工后的7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片堵孔、涂耐高溫防氧化涂料；將7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片放入氣氛保護(hù)加熱爐內(nèi)；通入氮?dú)?氨氣+甲醇，加熱；通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，奧氏體化；硝鹽淬火；校形回火。本發(fā)明的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片不會(huì)發(fā)生淬火裂紋、脫碳等缺陷，并具有優(yōu)異的淬火深度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性和硬度等各方面性能，能滿足機(jī)械加工的需要，且機(jī)加工后不變形，能滿足穩(wěn)定擴(kuò)管2~3萬支的要求。
【專利說明】—種7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)上用的擴(kuò)徑模片的制備方法，特別涉及一種低成本、高硬度、高強(qiáng)度、高韌性的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)用的擴(kuò)徑模具-模片是成型鋼管的關(guān)鍵模具。擴(kuò)徑過程中，為使鋼管發(fā)生擴(kuò)徑變形，擴(kuò)徑機(jī)模片需要承受巨大的壓力和摩擦力，為了保證模片的使用性能，目前采用高耐磨微變形的進(jìn)口冷作模具鋼C12MolVl和C12MoV制備。C12MolVl和C12MoV由于合金元素含量高，價(jià)格昂貴，且合金組織中大量的碳化物易導(dǎo)致模片產(chǎn)生裂紋而斷裂。另夕卜，由于模片的長度/厚度達(dá)到25，熱處理變形很嚴(yán)重，給后續(xù)的機(jī)械加工帶來了很大的難題，同時(shí)，變形導(dǎo)致模片不同部位的機(jī)械加工余量不同，殘留的脫碳層易導(dǎo)致模片出現(xiàn)裂紋和斷裂，嚴(yán)重影響鋼管的生產(chǎn)效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成卡管，帶來極大的損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低成本、高硬度、高強(qiáng)度、高韌性的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟:
1)將電渣重熔精煉的7CrSiMnMoV合金鋼鋼坯進(jìn)行鍛造，初始鍛造溫度為110(Tll50°C，結(jié)束鍛造溫度為800°C?850°C，三次鐓拔，累計(jì)鍛比為7?9，鍛造后空氣冷卻至 5(Tl50°C ；
2)將5(Tl50V的7CrSiMnMoV合金鋼鍛件入爐，升溫至840 V?860 °C，升溫速度為3(Γ40 V /分鐘，保溫2?4小時(shí)，隨爐冷至680 V?700 V，保溫3飛小時(shí)，隨爐冷至5500C?600°C出爐，空氣冷卻；
3)將空氣冷卻后的7CrSiMnMoV合金鋼鍛件加工成7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片，表面涂f 2mm的RLHY-3f 33型耐高溫防氧化涂料，用螺栓堵孔；
4)7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片懸掛放入氣氛保護(hù)加熱爐內(nèi)，加熱前廣2小時(shí)通氮?dú)怛?qū)趕空氣，氮?dú)馔馑俣葹??10L/min ；
5)加熱:隨爐升溫，升溫速度2(T30°C/min，升溫至550°C充氮?dú)?氨氣+甲醇，排氣點(diǎn)火，保溫2?4小時(shí)；氮?dú)馔馑俣葹??10L/min，氨氣通氣速度為:T6L/min，甲醇加入速度為45?50 滴 /min ；
6)奧氏體化:爐溫從550°C升溫至700°C?720°C后，通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，升溫速度為10^200C /min，氮?dú)馔馑俣葹??10L/min，甲醇加入速度為60?90滴/min，保證火焰長度>150mm ;從700°C?720°C升溫至880°C?900°C，保溫2?4小時(shí)，氮?dú)?甲醇通氣速度保持不變；
7)淬火:將7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片從氣氛爐中出爐，在空氣中預(yù)冷15?30秒，淬入1600C?180°C硝鹽浴中，保溫1(Γ15分鐘，出硝鹽槽后擦干凈； 8)回火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片用平板壓住校形放入井式回火爐中回火4飛小時(shí)，回火2次。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片在氣氛保護(hù)下，脫碳層深度小于0.05_，淬火后基體組織為回火馬氏體，淬火深度可達(dá)到擴(kuò)徑模片的整個(gè)橫截面，保證了機(jī)加工后擴(kuò)徑模片的硬度不降低，擴(kuò)徑模片無裂紋缺陷，7CrSiMnMoV抗彎強(qiáng)度大于等于4100MPa，抗壓強(qiáng)度大于等于5300MPa，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度大于等于2030MPa，沖擊韌性大于等于150J/cm2，硬度為6(T63HRC。采用上述熱處理工藝制備的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片，滿足機(jī)械加工的需要，力學(xué)性能優(yōu)異，機(jī)加工后不變形。且這種7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片較現(xiàn)有的C12MolVl和C12MoV擴(kuò)徑模片，原材料成本降低了 2/3，機(jī)加工成本降低了 1/4，使用性能能滿足穩(wěn)定擴(kuò)管2?3萬支的要求。

【具體實(shí)施方式】
[0006]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0007]實(shí)施例1
本實(shí)施例為大型的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片。其制備方法如下:
I)將電渣重熔精煉的7CrSiMnMoV合金鋼鋼坯(非金屬夾雜物:A:1 ;B:1.5 ;C:1 ;D:
0.5)進(jìn)行鍛造，始鍛溫度為1150°C，終鍛溫度為860°C，三次鐓拔，累計(jì)鍛比為7.2，鍛后空氣冷卻至120°C左右，鍛后合金鋼的晶粒度為8級(jí)。2) 7CrSiMnMoV合金鋼鍛件入爐升溫至8600C，升溫速度為30°C /分鐘，保溫4小時(shí)，隨爐冷至700°C，保溫5小時(shí)，隨爐冷至600°C出爐空冷。3)將機(jī)加工后的7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片表面涂2mm的RLHY_3f 33型耐高溫防氧化涂料，用螺栓堵孔。4)7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片懸掛放入氣氛保護(hù)加熱爐內(nèi)，加熱前2小時(shí)通氮?dú)怛?qū)趕空氣，氮?dú)馔馑俣葹?L/min。5)加熱:隨爐升溫，升溫速度20°C /min，升溫至550°C充氮?dú)?氨氣+甲醇，排氣點(diǎn)火，保溫4小時(shí)。氮?dú)馔馑俣葹?L/min，氨氣通氣速度為6L/min，甲醇加入速度為50滴/min。6)奧氏體化:從550°C升溫至720°C后，通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，升溫速度為10°C /min，氮?dú)馔馑俣葹?L/min，甲醇加入速度為90滴/min，保證火焰長度>150mm。從720°C升溫至900°C，保溫4小時(shí)，氮?dú)?甲醇通氣速度保持不變。7)淬火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片從氣氛爐中出爐，在空氣中預(yù)冷30秒，淬入160°C硝鹽浴中，保溫15分鐘，出硝鹽槽后擦干凈。8)回火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片用平板壓住(校形)放入井式回火爐中回火6小時(shí)，回火2次。
[0008]經(jīng)過上述熱處理的擴(kuò)徑模片無裂紋缺陷，7CrSiMnMoV抗彎強(qiáng)度為4105MPa左右，抗壓強(qiáng)度為5312MPa左右，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度為2051MPa左右，沖擊韌性為151 J/cm2左右，硬度為60HRC左右。
[0009]實(shí)施例2
本實(shí)施例為中型的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片。其制備方法如下:
O選用電渣重熔精煉的7CrSiMnMoV合金鋼鋼坯(非金屬夾雜物:A: 1.5 ；B:1 ；C:0.5 ；D:0.5)，進(jìn)行鍛造，始鍛溫度為1120°C，終鍛溫度為830°C，三次鐓拔，累計(jì)鍛比為8，鍛后空冷至80°C左右，鍛后合金鋼的晶粒度為8.5級(jí)。2) 7CrSiMnMoV合金鋼鍛件入爐升溫至8500C，升溫速度為35°C /分鐘，保溫3小時(shí)，隨爐冷至690°C，保溫4小時(shí)，隨爐冷至580°C出爐空冷。3)將機(jī)加工后的7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片表面涂1.5mm的RLHY_3f 33型耐高溫防氧化涂料，用螺栓堵孔。4)7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片懸掛放入氣氛保護(hù)加熱爐內(nèi)，加熱前1.5小時(shí)通氮?dú)怛?qū)趕空氣，氮?dú)馔馑俣葹?L/min。5)加熱:隨爐升溫，升溫速度25°C /min，升溫至550°C充氮?dú)?氨氣+甲醇，排氣點(diǎn)火，保溫3小時(shí)。氮?dú)馔馑俣葹?L/min,氨氣通氣速度為5L/min,甲醇加入速度為48滴/min。6)奧氏體化:從550°C升溫至710°C后，通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，升溫速度為15°C /min，氮?dú)馔馑俣葹?L/min，甲醇加入速度為75滴/min，保證火焰長度>150mm。從710°C升溫至890°C，保溫3小時(shí)，氮?dú)?甲醇通氣速度保持不變。7)淬火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片從氣氛爐中出爐，在空氣中預(yù)冷20秒，淬入170°C硝鹽浴中，保溫13分鐘，出硝鹽槽后擦干凈。8)回火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片用平板壓住(校形)放入井式回火爐中回火5小時(shí)，回火2次。
[0010]經(jīng)過上述熱處理的擴(kuò)徑模片無裂紋缺陷，7CrSiMnMoV抗彎強(qiáng)度為4155MPa左右，抗壓強(qiáng)度為5372MPa左右，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度為2085MPa左右，沖擊韌性為153 J/cm2左右，硬度為62HRC左右。
[0011]實(shí)施例3
本實(shí)施例為小型的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片。其制備方法如下:
O選用電渣重熔精煉的7CrSiMnMoV合金鋼鋼坯(非金屬夾雜物:A:1 ；B:0.5 ；C:1 ；D:
0.5)，進(jìn)行鍛造，始鍛溫度為1100°C，終鍛溫度為800°C，三次鐓拔，累計(jì)鍛比為9，鍛后空冷至60°C左右，鍛后合金鋼的晶粒度為9級(jí)。2) 7CrSiMnMoV合金鋼鍛件入爐升溫至840°C，升溫速度為40°C /分鐘，保溫2小時(shí)，隨爐冷至680°C，保溫3小時(shí)，隨爐冷至550°C出爐空冷。3)將機(jī)加工后的7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片表面涂Imm左右厚的RLHY_3f 33型耐高溫防氧化涂料，用螺栓堵孔。4)7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片懸掛放入氣氛保護(hù)加熱爐內(nèi)，加熱前I小時(shí)通氮?dú)怛?qū)趕空氣，氮?dú)馔馑俣葹?L/min。5)加熱:隨爐升溫，升溫速度30°C /min，升溫至550°C充氮?dú)?氨氣+甲醇，排氣點(diǎn)火，保溫2小時(shí)。氮?dú)馔馑俣葹?L/min，氨氣通氣速度為3L/min，甲醇加入速度為45滴/min。6)奧氏體化:從550°C升溫至700°C后，通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，升溫速度為20°C /min，氮?dú)馔馑俣葹?L/min，甲醇加入速度為60滴/min，保證火焰長度>150mm。從700°C升溫至880°C，保溫2小時(shí)，氮?dú)?甲醇通氣速度保持不變。7)淬火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片從氣氛爐中出爐，在空氣中預(yù)冷15秒，淬入180°C硝鹽浴中，保溫10分鐘，出硝鹽槽后擦干凈。8)回火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片用平板壓住(校形)放入井式回火爐中回火4小時(shí)，回火2次。
[0012]經(jīng)過上述熱處理的擴(kuò)徑模片無裂紋缺陷，7CrSiMnMoV抗彎強(qiáng)度為4171MPa左右，抗壓強(qiáng)度為5389MPa左右，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度為2092MPa左右，沖擊韌性為155 J/cm2左右，硬度為63HRC左右。
【權(quán)利要求】
1.一種7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將電渣重熔精煉的7CrSiMnMoV合金鋼鋼坯進(jìn)行鍛造，初始鍛造溫度為110(Tll50°C，結(jié)束鍛造溫度為800°C?850°C，三次鐓拔，累計(jì)鍛比為7?9，鍛造后空氣冷卻至 5(Tl50°C ； 2)將5(Tl50V的7CrSiMnMoV合金鋼鍛件入爐，升溫至840 V?860 °C，升溫速度為3(Γ40 V /分鐘，保溫2?4小時(shí)，隨爐冷至680 V?700 V，保溫3飛小時(shí)，隨爐冷至5500C?600°C出爐，空氣冷卻； 3)將空氣冷卻后的7CrSiMnMoV合金鋼鍛件加工成7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片，表面涂f 2mm的RLHY-3f 33型耐高溫防氧化涂料，用螺栓堵孔； 4)7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片懸掛放入氣氛保護(hù)加熱爐內(nèi)，加熱前廣2小時(shí)通氮?dú)怛?qū)趕空氣，氮?dú)馔馑俣葹??10L/min ； 5)加熱:隨爐升溫，升溫速度2(T30°C/min，升溫至550°C充氮?dú)?氨氣+甲醇，排氣點(diǎn)火，保溫2?4小時(shí)；氮?dú)馔馑俣葹??10L/min，氨氣通氣速度為:T6L/min，甲醇加入速度為45?50 滴 /min ； 6)奧氏體化:爐溫從550°C升溫至700°C?720°C后，通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，升溫速度為10^200C /min，氮?dú)馔馑俣葹??10L/min，甲醇加入速度為60?90滴/min，保證火焰長度>150mm ;從700°C?720°C升溫至880°C?900°C，保溫2?4小時(shí)，氮?dú)?甲醇通氣速度保持不變； 7)淬火:將7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片從氣氛爐中出爐，在空氣中預(yù)冷15?30秒，淬入1600C?180°C硝鹽浴中，保溫1(Γ15分鐘，出硝鹽槽后擦干凈； 8)回火:7CrSiMnMoV合金鋼擴(kuò)徑模片用平板壓住校形放入井式回火爐中回火4飛小時(shí)，回火2次。
2.如權(quán)利要求1所述的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中氮?dú)馔馑俣葹闉??10L/min。
3.如權(quán)利要求1所述的7CrSiMnMoV擴(kuò)徑模片的制備方法，其特征在于，所述步驟6)中爐溫從550°C升溫至700°C?720°C后，通入氮?dú)?甲醇保護(hù)，升溫速度為1(T20°C /min，氮?dú)馔馑俣葹??10L/min，甲醇加入速度為60?90滴/min。
【文檔編號(hào)】C21D1/18GK104357633SQ201410716366
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】王振生, 彭真, 楊雙雙, 宋力 申請人:湖南科技大學(xué)