CN102649222B - 一种利用17-4ph不锈钢加工细长轴的方法 - Google Patents

一种利用17-4ph不锈钢加工细长轴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,以17-4PH不锈钢为原料,将原料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成铸锭,再通过锻打、热轧、热拉、冷拔、时效硬化处理。采用上述技术方案,本发明提供了一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,在加工过程中其金相组织始终保持奥氏体状态,再通过冷拔成型加工出细长轴,加工后的细长轴强度高、硬度高且变形能力好。

Description

一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢加工细长轴的方法,特别涉及一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法。
背景技术
17-4PH是一种马氏体沉淀硬化型不锈钢,其化学成分质量百分比为:C≤0.07,Si≤1.0,Mn≤1.0,Cr:15.5-17.5,Ni:3.0-5.0,Cu:2.6-4.6,Nb:0.15-0.45,S≤0.03,P≤0.035,这种材料价格便宜,其一般应用于承受大载荷的构件,如扳手、大功率轴等,通常成型的方法是铸造成型坯,然后机械加工至设计所需要的尺寸,其成品的金相组织为马氏体,性能特点为强度高,硬度高,但是,其变形能力差,对于细长轴的加工,这种加工方法显然不能实现,即使中间加上锻、轧的强化手段,最后的磨削也保证不了该轴的精度,特别在油井作业中,潜油电泵是一种多级泵,它的轴一般都为细长轴,该轴所有的断面都需要承受一定的径向载荷,这对于轴的强度要求提出了很高的要求,特别是在当世界石油资源严重缺乏的今天,人们为了获得更多的石油,不得不向地壳深处挖掘石油,这更加速了潜油深度,从而对于轴的长度、强度提出了越来越高的要求,以前,人们一般采用monelK500材料来加工该轴,但是,这种材料价格十分昂贵,因此,通过17-4PH不锈钢加工细长轴的方法已经成为市场中迫不及待需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的:为了克服现有技术的缺陷,本发明提供了一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,在加工过程中其金相组织始终保持奥氏体状态,再通过冷拔成型加工出细长轴,加工后的细长轴强度高、硬度高且变形能力好。
本发明的技术方案:一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,其特征在于,包括有以下步骤:
(1)以17-4PH不锈钢为原料,将原料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,熔炼温度为1520-1600℃,熔炼时间为1-2小时;
(2)将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成铸锭;
(3)将浇注成型的铸锭水冷至室温;
(4)将铸锭表面车削;
(5)将车削后的铸锭锻打成若干段后入水激冷;
(6)将每段铸锭进行热轧处理,热轧温度为900-950℃,轧滚功率为300千瓦,热轧后的铸锭入水激冷;
(7)热拉,热拉比为                                                
Figure 824508DEST_PATH_IMAGE001
  ,其中D1为热拉前铸锭的直径,热拉后的铸锭入水激冷;
(8)冷拔成轴,冷拔比为 
Figure 812056DEST_PATH_IMAGE002
  ,其中D2为冷拔前铸锭的直径;
(9)将冷拔后的轴进行时效硬化处理。
采用上述技术方案,其中热拉比为:热拉前的铸锭横截面积比热拉后的铸锭横截面积,冷拔比为:冷拔前的铸锭横截面积比冷拔后的轴的横截面积,通过真空熔炼、真空浇注,可以减少熔炼、浇注过程中出现的各种氧化杂质,而且可以使得其原始的奥氏体组织更加细密,晶粒细小均匀;采用锻打、热轧、热拉的强化工序,可以使得晶粒一次又一次地得到细化,从而提高强度、硬度;在锻打、热轧、热拉后冷却全部采用入水激冷,可以不让Nb元素在加工过程中沉淀硬化,从而始终保持其金相组织处于奥氏体状态;铸锭表面车削可以清除铸锭表面的杂质;最后的时效硬化处理可以进一步提高强度、硬度,因此,采用上述技术方案加工后的细长轴强度高、硬度高且变形能力好。
本发明的进一步设置:所述的步骤(7)与步骤(8)之间增设有探伤、打磨处理。
采用上述进一步设置,可以消除热轧之后铸锭表面的缺陷,比如表面裂纹等。
本发明的再进一步设置:所述的时效硬化处理后还设有校直处理。
采用上述再进一步设置,校直处理可以保证加工后的细长轴的精度。
本发明的更进一步设置:所述的校直处理后还设有探伤处理。
采用上述更进一步设置,保证最后加工出的细长轴没有缺陷。
具体实施方式
实施例1:
利用17-4PH不锈钢加工φmm长轴的方法,包括有以下步骤:
(1)称取工业纯铁148kg,FeNb70:1 kg,Si-A:1kg,JMn97:1kg,JCr99-A:33kg,电解Ni:8kg,电解Cu:8kg,将配料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,熔炼温度为1600℃,熔炼时间为1.5小时;
(2)将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成φ200mm的圆柱形铸锭;
(3)将浇注成型的铸锭水冷至室温;
(4)将铸锭表面车削;
(5)将车削后的铸锭锻打成若干段φ60mm的铸锭后入水激冷;
(6)将每段铸锭进行热轧处理,热轧温度为900℃,轧滚功率为300千瓦,轧成φ32mm的铸锭,热轧后的铸锭入水激冷;
(7)探伤、打磨处理;
(8)热拉,拉伸成φ30.4mm的铸锭,热拉后的铸锭入水激冷;
(9)冷拔,冷拔成φ30mm的长轴;
(10)将冷拔后的轴进行时效硬化处理;
(11)校直处理;
(12)探伤处理。
表1为实施例1加工出的细长轴各性能与monelK500加工出的细长轴对比:
由表一可知:17-4PH不锈钢加工出的细长轴其抗拉强度、延伸率、收缩率、布氏硬度均已经达到monelK500加工出的细长轴的标准,且17-4PH不锈钢加工出的细长轴的屈服强度超出了monelK500加工出的细长轴的屈服强度,因此, 17-4PH不锈钢完全可以代替monelK500来加工细长轴,从而可以大大降低成本。
实施例2:
利用17-4PH不锈钢加工φ
Figure 631479DEST_PATH_IMAGE005
mm长轴的方法,包括有以下步骤:
(1)称取工业纯铁149kg,FeNb70:1 kg,Si-A:1kg,JMn97:1kg,JCr99-A:33kg,电解Ni:9kg,电解Cu:6kg,将配料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,熔炼温度为1520℃,熔炼时间为1小时;
(2)将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成φ200mm的圆柱形铸锭;
(3)将浇注成型的铸锭水冷至室温;
(4)将铸锭表面车削;
(5)将车削后的铸锭锻打成若干段φ60mm的铸锭后入水激冷;
(6)将每段铸锭进行热轧处理,热轧温度为950℃,轧滚功率为300千瓦,轧成φ27mm的铸锭,热轧后的铸锭入水激冷;
(7)探伤、打磨处理;
(8)热拉,拉伸成φ25.6mm的铸锭,热拉后的铸锭入水激冷;
(9)冷拔,冷拔成φ25.24mm的长轴;
(10)将冷拔后的轴进行时效硬化处理;
(11)校直处理;
(12)探伤处理。
表2为实施例2加工出的细长轴各性能与monelK500加工出的细长轴对比:
Figure 168639DEST_PATH_IMAGE006
由表二可知:17-4PH不锈钢加工出的细长轴其延伸率、收缩率、布氏硬度均已经达到monelK500加工出的细长轴的标准,且17-4PH不锈钢加工出的细长轴的抗拉强度、屈服强度均已经超出了monelK500加工出的细长轴的抗拉强度、屈服强度,因此, 17-4PH不锈钢完全可以代替monelK500来加工细长轴,从而可以大大降低成本。
实施例3:
利用17-4PH不锈钢加工φ
Figure 258955DEST_PATH_IMAGE007
mm长轴的方法,包括有以下步骤:
(1)称取工业纯铁148kg,FeNb70:1 kg,Si-A:1kg,JMn97:1kg,JCr99-A:33kg,电解Ni:8kg,电解Cu:8kg,将配料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,熔炼温度为1560℃,熔炼时间为2小时;
(2)将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成φ200mm的圆柱形铸锭;
(3)将浇注成型的铸锭水冷至室温;
(4)将铸锭表面车削;
(5)将车削后的铸锭锻打成若干段φ60mm的铸锭后入水激冷;
(6)将每段铸锭进行热轧处理,热轧温度为925℃,轧滚功率为300千瓦,轧成φ24mm的铸锭,热轧后的铸锭入水激冷;
(7)探伤、打磨处理;
(8)热拉,拉伸成φ22.6mm的铸锭,热拉后的铸锭入水激冷;
(9)冷拔,冷拔成φ22.20mm的长轴;
(10)将冷拔后的轴进行时效硬化处理;
(11)校直处理;
(12)探伤处理。
表3为实施例3加工出的细长轴各性能与monelK500加工出的细长轴对比:
Figure 502855DEST_PATH_IMAGE008
由表二可知:17-4PH不锈钢加工出的细长轴其抗拉强度、延伸率、收缩率、布氏硬度均已经达到monelK500加工出的细长轴的标准,且17-4PH不锈钢加工出的细长轴的屈服强度均已经超出了monelK500加工出的细长轴的屈服强度,因此, 17-4PH不锈钢完全可以代替monelK500来加工细长轴,从而可以大大降低成本。
实施例4:
利用17-4PH不锈钢加工φ
Figure 817161DEST_PATH_IMAGE009
mm长轴的方法,包括有以下步骤:
(1)称取工业纯铁148kg,FeNb70:1 kg,Si-A:1kg,JMn97:1kg,JCr99-A:33kg,电解Ni:9kg,电解Cu:7kg,将配料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,熔炼温度为1560℃,熔炼时间为1.5小时;
(2)将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成φ200mm的圆柱形铸锭;
(3)将浇注成型的铸锭水冷至室温;
(4)将铸锭表面车削;
(5)将车削后的铸锭锻打成若干段φ60mm的铸锭后入水激冷;
(6)将每段铸锭进行热轧处理,热轧温度为950℃,轧滚功率为300千瓦,轧成φ21mm的铸锭,热轧后的铸锭入水激冷;
(7)探伤、打磨处理;
(8)热拉,拉伸成φ19.5mm的铸锭,热拉后的铸锭入水激冷;
(9)冷拔,冷拔成φ19.02mm的长轴;
(10)将冷拔后的轴进行时效硬化处理;
(11)校直处理;
(12)探伤处理。
表3为实施例3加工出的细长轴各性能与monelK500加工出的细长轴对比:
由表二可知:17-4PH不锈钢加工出的细长轴其抗拉强度、延伸率、收缩率、布氏硬度均已经达到monelK500加工出的细长轴的标准,且17-4PH不锈钢加工出的细长轴的屈服强度均已经超出了monelK500加工出的细长轴的屈服强度,因此, 17-4PH不锈钢完全可以代替monelK500来加工细长轴,从而可以大大降低成本。

Claims (4)

1.一种利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,其特征在于,包括有以下步骤:
(1)以17-4PH不锈钢为原料,将原料放置到真空熔炼炉内进行真空熔炼,熔炼温度为1520-1600℃,熔炼时间为1-2小时;
(2)将真空熔炼后的熔炼液浇注到真空室内的具有圆柱形型腔的模具内,浇注成铸锭;
(3)将浇注成型的铸锭水冷至室温;
(4)将铸锭表面车削;
(5)将车削后的铸锭锻打成若干段后入水激冷;
(6)将每段铸锭进行热轧处理,热轧温度为900-950℃,轧滚功率为300千瓦,热轧后的铸锭入水激冷;
 (7)热拉,热拉比为                                                
Figure 468703DEST_PATH_IMAGE001
 ,其中D1为热拉前铸锭的直径,热拉后的铸锭入水激冷;
(8)冷拔成轴,冷拔比为
Figure 832688DEST_PATH_IMAGE002
  ,其中D2为冷拔前铸锭的直径;
(9)将冷拔后的轴进行时效硬化处理。
2.根据权利要求1所述的利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,其特征在于:所述的步骤(6)与步骤(7)之间增设有探伤、打磨处理。
3.根据权利要求1或2所述的利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,其特征在于:所述的时效硬化处理后还设有校直处理。
4.根据权利要求3所述的利用17-4PH不锈钢加工细长轴的方法,其特征在于:所述的校直处理后还设有探伤处理。
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