本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬材料的應(yīng)用范圍極為廣泛，其中數(shù)控機(jī)床制造中所用的金屬材料非常多，數(shù)控機(jī)床給人們帶來了很大的方便，但是與此同時(shí)也帶來了一些不足，從數(shù)控機(jī)床誕生以來，忽視了數(shù)控機(jī)床給人們帶來了安全隱患。現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)軸金屬材料制造方法是采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，要經(jīng)過下料、鍛坯、退火、初加工、精加工、淬火、回火、打磨、修模等十幾道工序完成，其中后工序的淬火工藝要求嚴(yán)格，其報(bào)廢率也較大，如果在最后的淬火工藝出現(xiàn)問題，如淬火溫度控制不好模具硬度達(dá)不到要求，或淬裂導(dǎo)致報(bào)廢，則損失重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料及其制備方法，該金屬材料采用多種金屬和非金屬元素復(fù)合而成，一次鑄造成型，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐磨性、耐腐蝕性、耐候性，質(zhì)地緊密均勻，制備方法節(jié)約了加工時(shí)間，降低了成本。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.26～0.35%、硅0.25～0.35%、錳0.54～0.68%、磷2.55～5.57%、錫0.52～1.56%、鉻0.65～0.86%、鋁1.25～3.48%、銅2.48～3.15%、鈀0.15～0.38%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述金屬材料由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.28%、硅0.32%、錳0.56%、磷3.68%、錫0.69%、鉻0.74%、鋁2.56%、銅2.67%、鈀0.26%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述金屬材料由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.32%、硅0.33%、錳0.62%、磷4.54%、錫1.23%、鉻0.81%、鋁2.82%、銅2.72%、鈀0.30%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：按照質(zhì)量百分比稱取碳、硅、錳、磷、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵各組分元素，投入中熔煉爐子中，程序升溫至1550～1650℃加熱熔化，保溫4～6小時(shí)，冷空氣冷卻至室溫，得到預(yù)處理金屬混合物；

（2）淬火：將預(yù)處理金屬混合物加熱至800～900℃，保溫3～4小時(shí)后，放入水中或鹽水中冷卻；

（3）澆注：將淬火后的金屬混合物升溫至1500～1600℃，保溫2～3小時(shí)后，澆注至金屬型軋坯膜內(nèi)冷卻，溫度降至950～1000℃時(shí)脫離模具，放入保溫介質(zhì)或保溫箱體內(nèi)降至室溫；

（4）回火：將脫模后的金屬胚體加熱至500～600℃，保溫4～6小時(shí)，出爐水冷，得到該轉(zhuǎn)軸金屬材料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）程序升溫的具體過程為：30～40℃/min升溫至500～600℃，保溫20～30min；40～50℃/min升溫至900～1000℃，保溫10～20min；50～60℃/min升溫至1550～1650℃。

優(yōu)選地，所述步驟（1）冷空氣冷卻為使用0.05～0.08mpa、5～15℃的氮?dú)饫鋮s。

優(yōu)選地，所述步驟（3）溫度降至980℃時(shí)脫離模具。

優(yōu)選地，所述步驟（4）的回火溫度為530～560℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，包括錳、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵多種金屬元素和碳、硅、磷多種非金屬元素混合鑄造而成，一次鑄造成型，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐磨性、耐腐蝕性、耐候性，質(zhì)地緊密均勻，制備方法節(jié)約了加工時(shí)間，降低了成本。

（2）本發(fā)明的金屬材料成分中，錳能夠增強(qiáng)鐵的硬度，且不會降低鐵的延展性和韌性；錫具有優(yōu)異的展性、耐磨性和耐腐蝕性；鉻可以增強(qiáng)金屬材料的韌性，降低成型加工時(shí)的有效壓力；鈀可以強(qiáng)化材料的延展性和可塑性，有助于鍛造、壓延和拉絲。

（3）本發(fā)明的金屬材料的制備方法，包括預(yù)處理、淬火、澆注、回火，通過精確控制工藝條件，確保了鑄造的穩(wěn)定性，高溫的液態(tài)金屬液體向固溶體轉(zhuǎn)變時(shí)，由于各個(gè)金屬相急冷的作用使成型的金屬快速冷卻，同時(shí)存在少量殘余奧氏體，通過回火，殘余奧氏體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w或屈氏體，所以硬度提高迅速，實(shí)現(xiàn)自硬。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1

一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.28%、硅0.32%、錳0.56%、磷3.68%、錫0.69%、鉻0.74%、鋁2.56%、銅2.67%、鈀0.26%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：按照質(zhì)量百分比稱取碳、硅、錳、磷、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵各組分元素，投入中熔煉爐子中，程序升溫至1580℃加熱熔化，保溫4.5小時(shí)，使用0.05mpa、8℃的氮?dú)饫鋮s至室溫，得到預(yù)處理金屬混合物；其中，程序升溫具體為：30～40℃/min升溫至500～600℃，保溫20～30min；40～50℃/min升溫至900～1000℃，保溫10～20min；50～60℃/min升溫至1550～1650℃。

（2）淬火：將預(yù)處理金屬混合物加熱至820℃，保溫3.2小時(shí)后，放入水中或鹽水中冷卻。

（3）澆注：將淬火后的金屬混合物升溫至1540℃，保溫2.5小時(shí)后，澆注至金屬型軋坯膜內(nèi)冷卻，溫度降至970℃時(shí)脫離模具，放入保溫介質(zhì)或保溫箱體內(nèi)降至室溫。

（4）回火：將脫模后的金屬胚體加熱至520℃，保溫6小時(shí)，出爐水冷，得到該轉(zhuǎn)軸金屬材料。

實(shí)施例2

一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.32%、硅0.33%、錳0.62%、磷4.54%、錫1.23%、鉻0.81%、鋁2.82%、銅2.72%、鈀0.30%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：按照質(zhì)量百分比稱取碳、硅、錳、磷、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵各組分元素，投入中熔煉爐子中，程序升溫至1600℃加熱熔化，保溫5小時(shí)，使用0.06mpa、10℃的氮?dú)饫鋮s至室溫，得到預(yù)處理金屬混合物；其中，程序升溫具體為：30～40℃/min升溫至500～600℃，保溫20～30min；40～50℃/min升溫至900～1000℃，保溫10～20min；50～60℃/min升溫至1550～1650℃。

（2）淬火：將預(yù)處理金屬混合物加熱至880℃，保溫3.6小時(shí)后，放入水中或鹽水中冷卻。

（3）澆注：將淬火后的金屬混合物升溫至1560℃，保溫2.8小時(shí)后，澆注至金屬型軋坯膜內(nèi)冷卻，溫度降至1000℃時(shí)脫離模具，放入保溫介質(zhì)或保溫箱體內(nèi)降至室溫。

（4）回火：將脫模后的金屬胚體加熱至580℃，保溫5.2小時(shí)，出爐水冷，得到該轉(zhuǎn)軸金屬材料。

實(shí)施例3

一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.26%、硅0.28%、錳0.60%、磷3.26%、錫0.88%、鉻0.73%、鋁2.65%、銅2.86%、鈀0.25%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：按照質(zhì)量百分比稱取碳、硅、錳、磷、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵各組分元素，投入中熔煉爐子中，程序升溫至1620℃加熱熔化，保溫5.5小時(shí)，使用0.08mpa、12℃的氮?dú)饫鋮s至室溫，得到預(yù)處理金屬混合物；其中，程序升溫具體為：30～40℃/min升溫至500～600℃，保溫20～30min；40～50℃/min升溫至900～1000℃，保溫10～20min；50～60℃/min升溫至1550～1650℃。

（2）淬火：將預(yù)處理金屬混合物加熱至890℃，保溫3.4小時(shí)后，放入水中或鹽水中冷卻。

（3）澆注：將淬火后的金屬混合物升溫至1600℃，保溫2小時(shí)后，澆注至金屬型軋坯膜內(nèi)冷卻，溫度降至980℃時(shí)脫離模具，放入保溫介質(zhì)或保溫箱體內(nèi)降至室溫。

（4）回火：將脫模后的金屬胚體加熱至600℃，保溫4小時(shí)，出爐水冷，得到該轉(zhuǎn)軸金屬材料。

實(shí)施例4

一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.31%、硅0.32%、錳0.64%、磷4.26%、錫0.93%、鉻0.78%、鋁3.14%、銅2.83%、鈀0.32%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：按照質(zhì)量百分比稱取碳、硅、錳、磷、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵各組分元素，投入中熔煉爐子中，程序升溫至1650℃加熱熔化，保溫5小時(shí)，使用0.07mpa、5～15℃的氮?dú)饫鋮s至室溫，得到預(yù)處理金屬混合物；其中，程序升溫具體為：30～40℃/min升溫至500～600℃，保溫20～30min；40～50℃/min升溫至900～1000℃，保溫10～20min；50～60℃/min升溫至1550～1650℃。

（2）淬火：將預(yù)處理金屬混合物加熱至890℃，保溫3.3小時(shí)后，放入水中或鹽水中冷卻。

（3）澆注：將淬火后的金屬混合物升溫至1560℃，保溫2.5小時(shí)后，澆注至金屬型軋坯膜內(nèi)冷卻，溫度降至950℃時(shí)脫離模具，放入保溫介質(zhì)或保溫箱體內(nèi)降至室溫。

（4）回火：將脫模后的金屬胚體加熱至500℃，保溫6小時(shí)，出爐水冷，得到該轉(zhuǎn)軸金屬材料。

實(shí)施例5

一種數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，由以下質(zhì)量百分比的成分組成：碳0.35%、硅0.35%、錳0.65%、磷5.27%、錫1.28%、鉻0.82%、鋁3.22%、銅2.78%、鈀0.33%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：按照質(zhì)量百分比稱取碳、硅、錳、磷、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵各組分元素，投入中熔煉爐子中，程序升溫至1650℃加熱熔化，保溫4小時(shí)，使用0.08mpa、15℃的氮?dú)饫鋮s至室溫，得到預(yù)處理金屬混合物；其中，程序升溫具體為：30～40℃/min升溫至500～600℃，保溫20～30min；40～50℃/min升溫至900～1000℃，保溫10～20min；50～60℃/min升溫至1550～1650℃。

（2）淬火：將預(yù)處理金屬混合物加熱至800℃，保溫4小時(shí)后，放入水中或鹽水中冷卻。

（3）澆注：將淬火后的金屬混合物升溫至1500℃，保溫3小時(shí)后，澆注至金屬型軋坯膜內(nèi)冷卻，溫度降至1000℃時(shí)脫離模具，放入保溫介質(zhì)或保溫箱體內(nèi)降至室溫。

（4）回火：將脫模后的金屬胚體加熱至600℃，保溫5小時(shí)，出爐水冷，得到該轉(zhuǎn)軸金屬材料。

本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸金屬材料，包括錳、錫、鉻、鋁、銅、鈀、鐵多種金屬元素和碳、硅、磷多種非金屬元素混合鑄造而成，一次鑄造成型，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐磨性、耐腐蝕性、耐候性，質(zhì)地緊密均勻，制備方法節(jié)約了加工時(shí)間，降低了成本。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。