CN102766803A - 一种台阶轴用材料合金工具钢5CrNiMo自由锻加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合金工具钢5CrNiMo为材料的台阶轴自由锻加工工艺。其工艺流程为：加热—镦粗拔长—切肩—锻台阶锻后处理（包括：正火+回火热处理）—二次自由锻—对台阶轴进行碳氮共渗处理—表面酸处理。本发明方法不仅保证了有效消除材料的内部缺陷，减少材料以及切削加工带来的耗时，耗工而且工艺设计步骤合理，有利于降低锻造变形力，并实现理想的材料力学性能，从而使的台阶轴的耐磨性大大增强，显著地提高模具的使用寿命，强度大大提高，成本得以降低。

Description

一种台阶轴用材料合金工具钢5CrNiMo自由锻加工工艺

技术领域

本发明涉及锻造领域，具体涉及台阶轴及其材料，尤其是涉及一种台阶轴用材料合金工具钢5CrNiMo自由锻加工工艺

背景技术

一般常采用切削加工，如车、铣、镗等对轴类零件进行加工，而这些加工通常会残存有应力集中现象，使得零件的寿命变短，而且加工步骤繁多，耗时耗工，并且在加工时所用切削液都是有副作用的有毒化学物质，对工人的身体不好，而采用锻造加工法，避免了上述的缺点，一般情况下，采用“先成形零件形状再检查材料质量”的流程，而钢锭中不可避免地存在一些疏松、气泡等缺陷，这些缺陷的存在将严重降低零件的强度，为了保证重新锻打后能够得到合格的零件，必须在最初确定坯料尺寸时留有充足的余量，以保证重锻后的最终尺寸不会小于实际零件的要求，在上述锻造工序中，由于要满足锻件始锻温度及终锻温度的要求，一般分为5-6次加热分别对锻件进行整体拔长及分段成形，但整体拔长时的单次变形量都比较小，往往不能达到完全消除内部缺陷的效果，重新锻打也时常进行，这样不仅造成了材料浪费，还消耗更多的加工工时。锻后采用射线无损探伤发现，而大端仍然存在内部缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了一种以合金工具钢5CrNiMo为材料的台阶轴的自由锻加工工艺。

本发明设计的台阶轴自由锻加工工艺，其所用材料包括了下列元素的百分比含量：Ni0.3-1.3%,Mo0.31-0.42%,C0.6-0.9%,Mn0.9-1.5%,Sn0.1-0.5%,V0.05-0.2%,S<0.3%,P<0.02%，优选Ni0.4-1.2%,Mo0.32-0.40%,C0.65-0.85%,Mn1.0-1.3%,Sn0.12-0.45%,V0.06-0.19%,S<0.3%,P<0.02%，其特征在于采用了下列的加工工艺：自由锻加工工艺，步骤如下：

（1）将由5CrNiMo制得的棒料放入加热炉中，加热到550℃，保温3-4h，继续加热到800℃，保温3-4h之后再加热到始锻温度1200℃，保温5-6h后出炉，为拔长做好准备，（2）镦粗拔长棒料：将上述材料的棒料首先锻出头部之后进行整体拔长镦粗到原略小于原来长度，（3）正火+回火处理，将坯料锻件送入加热炉，加热炉温度控制在900-1000℃；保温0.5-2h；在炉中缓慢冷却到700℃，取出后进行油冷，在进行高温回火处理，回火温度为550℃，快速冷却到室温，（4）加热到始锻温度，再次拔长镦粗，并且修整台阶，同样进行正火+回火处理，（5）再次加热到始锻温度，锻出凹槽，并且拔长端部并修整，正火+回火处理，（6）进行台阶轴表面碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到910-960℃使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,（7）将碳氮共渗后的台阶轴进行表面磷酸处理，（8）去除氧化皮或缺陷，采用无氧加热进行模膛精锻。精锻时要有导套导柱结构，以便保证合模准确，同时为了减少金属流动阻力，在凹模上开排气小孔。而且在模锻时要很好润滑和冷却锻模。

本发明的优点之一：采用高温多次自由锻，变形后金属具有再结晶组织而无加工硬化现象，使材料组织得到细化，消除了钢材中的缺陷。

本发明的优点之二：锻压后不需要切削加工，轴的键曹根部无应力集中，克服轴容易折断的缺陷，而且增强台阶轴的耐磨性和强度，延长了使用寿命。

本发明的优点之三：不需要切削加工，节省材料和加工工序，因此提高了材料的利用率和生产效率。

本发明的优点之四：实现了批量生产，台阶轴生产成本低，材料综合机械性能有所提高，产品性能好，质量稳定，因此能满足产业化生产要求，从而得到广泛的应用。

具体实施方式

实施例一

一种以合金工具钢5CrNiMo为材料的台阶轴，其材料主要包括了下列元素的百分含量：Ni0.3%,Mo0.31%,C0.6%,Mn0.9%,Sn0.1%,V0.05%,S<0.3%,P<0.02%,其加工工艺为：自由锻加工工艺法，（1）将由5CrNiMo制得的棒料放入加热炉中，加热到550℃，保温3h，继续加热到800℃，保温3h之后再加热到始锻温度1200℃，保温5h后出炉，（2）将上述材料的棒料首先锻出头部之后进行整体拔长镦粗到原略小于原来长度，（3）正火+回火处理，将坯料锻件送入加热炉，加热炉温度控制在950℃；保温0.5h；在炉中缓慢冷却到700℃，取出后进行油冷，在进行高温回火处理，回火温度为550℃，快速冷却到室温，（4）加热到始锻温度，再次拔长镦粗，并且修整台阶，同样进行正火+回火处理，（5）再次加热到始锻温度，锻出凹槽，并且拔长端部并修整，正火+回火处理，（6）进行台阶轴表面碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到910℃使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,（7）将碳氮共渗后的台阶轴进行表面磷酸处理，（8）去除氧化皮或缺陷，采用无氧加热进行模膛精锻。精锻时要有导套导柱结构，以便保证合模准确，同时为了减少金属流动阻力，在凹模上开排气小孔。而且在模锻时要很好润滑和冷却锻模。

实施例二

一种以合金工具钢5CrNiMo为材料的台阶轴，其材料主要包括了下列元素的百分含量：Ni1.2%,Mo0.40%,C0.85%,Mn1.3%,Sn0.45%,V0.19%,S<0.3%,P<0.02%,其加工工艺为：自由锻加工工艺法，（1）将由5CrNiMo制得的棒料放入加热炉中，加热到550℃，保温3.5h，继续加热到800℃，保温4h之后再加热到始锻温度1200℃，保温5.5h后出炉，（2）将上述材料的棒料首先锻出头部之后进行整体拔长镦粗到原略小于原来长度，（3）正火+回火处理，将坯料锻件送入加热炉，加热炉温度控制在900℃；保温1h；在炉中缓慢冷却到700℃，取出后进行油冷，在进行高温回火处理，回火温度为550℃，快速冷却到室温，（4）加热到始锻温度，再次拔长镦粗，并且修整台阶，同样进行正火+回火处理，（5）再次加热到始锻温度，锻出凹槽，并且拔长端部并修整，正火+回火处理，（6）进行台阶轴表面碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到940℃使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,（7）将碳氮共渗后的台阶轴进行表面磷酸处理，（8）去除氧化皮或缺陷，采用无氧加热进行模膛精锻。精锻时要有导套导柱结构，以便保证合模准确，同时为了减少金属流动阻力，在凹模上开排气小孔。而且在模锻时要很好润滑和冷却锻模。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (2)

1.一种用合金工具钢5CrNiMo为材料的台阶轴加工工艺，其主要包括了下列元素的百分含量：Ni0.3-1.3%,Mo0.31-0.42%,C0.6-0.9%,Mn0.9-1.5%,Sn0.1-0.5%,V0.05-0.2%,S<0.3%,P<0.02%,其特征在于采用了下列的加工工艺为：自由锻加工工艺法，（1）将由5CrNiMo制得的棒料放入加热炉中，加热到550℃，保温3-4h，继续加热到800℃，保温3-4h之后再加热到始锻温度1200℃，保温5-6h后出炉，为拔长做好准备，（2）镦粗拔长棒料：将上述材料的棒料首先锻出头部之后进行整体拔长镦粗到原略小于原来长度，（3）正火+回火处理，将坯料锻件送入加热炉，加热炉温度控制在900-1000℃；保温0.5-2h；在炉中缓慢冷却到700℃，取出后进行油冷，在进行高温回火处理，回火温度为550℃，快速冷却到室温，（4）加热到始锻温度，再次拔长镦粗，并且修整台阶，同样进行正火+回火处理，（5）再次加热到始锻温度，锻出凹槽，并且拔长端部并修整，正火+回火处理，（6）进行台阶轴表面碳氮共渗处理，即把工件置于密封加热炉中通入丙酮、煤油等渗碳剂，将温度加热到910-960℃使工件在此高温下进行渗碳氮共渗,（7）将碳氮共渗后的台阶轴进行表面磷酸处理，（8）去除氧化皮或缺陷，采用无氧加热进行模膛精锻。精锻时要有导套导柱结构，以便保证合模准确，同时为了减少金属流动阻力，在凹模上开排气小孔。而且在模锻时要很好润滑和冷却锻模。

2.根据权利要求书1所述的材料，其特征在于：Ni0.4-1.2%,Mo0.32-0.40%,C0.65-0.85%,Mn1.0-1.3%,Sn0.12-0.45%,V0.06-0.19%,S<0.3%,P<0.02%。