CN1040778C - 一种钢管穿孔顶头材料 - Google Patents
一种钢管穿孔顶头材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1040778C CN1040778C CN 95103855 CN95103855A CN1040778C CN 1040778 C CN1040778 C CN 1040778C CN 95103855 CN95103855 CN 95103855 CN 95103855 A CN95103855 A CN 95103855A CN 1040778 C CN1040778 C CN 1040778C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- alloy
- present
- hardness
- steel pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
本发明为一种Cr-Ni-Mo系钢管穿孔顶头材料，成分(重量)为：C0.1～0.4，Si0.5～1.5，Mn0.3～1.0，Cr1.0～4.0，Ni0.5～2.5，Mo0.1～0.5，V0.05～1.0，以及Ti0.05～1.0和/或W0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质，该材料既保持合金结构钢的韧性，又具有合金工具钢的优良抗高温回火性能、高温强度，又具有相当好的回火稳定性适宜在500～1100℃进行热处理，经氮化加氧化处理后，其顶头寿命可达到300～450次/只，且材料价格比较便宜。
Description
本发明涉及一种铁基合金，为一种含Cr-Ni-MO的用于制造钢管穿孔顶头的材料。
目前，用于碳钢及合金钢管的穿孔顶头材料，可分为合金工具钢和合金结构钢两类，合金工具钢类有：如3Cr2W3V，H13，5CrNiMo等，这类合金工具钢的高温强度高，耐磨性好，一直作为传统的穿孔顶头被大量使用，合金工具钢顶头有镶钼及不镶钼两种，该顶头经普通热处理后便可直接使用，但这类高合金钢韧性较差，抗冷热疲劳性能不好，在急冷急热的穿孔条件下，极易造成顶头表面开裂而缩短其使用寿命，另外由于合金成份含量很高，价格很昂贵。
为了弥补合金工具钢顶头韧性差的不足，许多厂家使用了韧性较好的碳素钢以及合金结构钢材料制造顶头，如20#钢，45#钢，30CrNi3，20CrNiSiW，35CrMo等，这类材料经热处理后虽然高温强度低于高合金工具钢，但由于其韧性较好，在一些穿孔条件较好的环境下，使用效果及成本优于合金工具钢，因此也得到了大量使用。这类材料一般都需经过特殊的氧化处理，使顶头表面能够生成致密、粘附性好，有一定厚度的氧化铁皮，起到润滑及隔热的作用，使顶头可在高温下使用。但由于其高温强度低于高合金工具钢，在穿孔时间长，轧制力大的环境下，顶头表面易于软化，产生塑性变形，缩短了使用寿命，为解决这一问题，出现了在顶头表面进行氮化加氧化处理的技术，利用氮化处理提高顶头表面的硬度，以弥补合金结构钢顶头表面硬度的不足，例如日本专利申请昭59-143079公开了一种“轧管用工具材料的制造方法”，其材料成分(重量％)为：C 0.20～0.60，Si 0.10～0.20，Mn 0.30～2.0，Cr 1.0～6.0，Ni 0.50～6.0，此外，含有0.02～2.0的Nb或0.02～2.0的V，其余为Fe和不可避免的杂质，冶炼铸造后，按给定的形状加工，然后在500～1100℃进行氮化处理，氮化层深度在10μm以上，接着在900～1250℃进行氧化处理，但该材料的室温力学性能和高温硬度未见报道。对顶头进行上述处理时，高温氧化处理时氮在铁中溶解度降低，氮离子从顶头表面逸出，失去了氮化的作用；如果先进行氧化处理，再进行氮化处理，虽然表面硬度因氮化而提高，但是氮化层以外整个顶头的硬度却会降低，影响顶头的使用寿命。
本发明的目的是得到一种新型Cr-Ni-Mo顶头材料，它在既保持了合金结构钢种种优点的同时，又具有合金工具钢优良的抗高温回火性能，较好的高温强度，韧性和回火稳定性，并适宜在500～1100℃温度范围内进行各种热处理。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：该材料的成分(重量％)为：C0.1～0.4，Si 0.5～1.5，Mn 0.3～1.0，Cr 1.0～4.0，Ni 0.5～2.5，Mo 0.1～0.5，V 0.05～1.0，以及Ti 0.05～1.0和/或W 0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质。
为了使该材料既具有高合金工具钢的红硬性，又具有结构钢的韧性，并适于进行氧化、氮化处理，本发明将材料中合理配比及组合，使其更有利于用做穿孔顶头，下面分别介绍各个合金元素的作用：
C：0.1～0.4，(重量％，以下各元素相同)，C为碳化物形成元素，可提高钢的硬度，太低时效果不明显，太高时不利于进行氧化、氮化热处理，这是因为在氧化处理时，氧首先与碳反应然后才能与铁反应生成氧化铁，因此不利于氧化皮的形成。
Si：0.5～1.5，有利于在金属表面形成粘附性好的氧化皮，但含量过高会使高温强度下降。
Mn：0.3～1.0，可提高热强性，但含量过高导热性降低，容易开裂。
Ni：0.5～2.5，有利于形成粘附性好的氧化皮，过高时导热性下降，氧化能力变差。
Cr：1.0～4.0，有利于在金属表面表成粘附性好的氧化皮，同时能形成碳化物，提高高温强度，但含量过高会使材料导热性下降，氧化能力变差。
Mo：0.1～0.5，主要是通过碳化物及固溶强化形式来增加材料的高温强度，但含量过高时，不利于形成氧化皮，因此本发明Mo含量较低，可在氧化皮牢度不受影响的情况下，既降低Mo含量，可有利于材料的韧性，而由于氧化皮的作用，红硬性也不会降低。
Ti：0.05～1.0，能够细化晶粒，形成碳化物，提高材料高温强度，减少顶头在使用时的变形及开裂。但达到一定量时，效果增加便不明显了，并且会导致价格提高很多。
W：0.1～0.5，通过固溶强化来提高红硬性，但含量太高会导致碳化物粗大使材料韧性下降，同时尽管基体红硬性有所提高，但氧化皮容易剥落，因此本发明中W含量较低以提高氧化皮牢度。
V：0.05～1.0，细化晶粒，形成碳化物，提高材料高温强度，减少顶头在使用时的变形及开裂，但含量达到一定量时，其效果增加便不明显了，同时因为价格很高，所以要限制作用量。
虽然上述元素对顶头材料都有一定的贡献，但使用时最关健的是要通过合理配比及组合，这样才能充分发挥各元素的优越性，例如在现有技术中，为提高淬透性，Cr与Ni的比例一般为1∶2～3，本发明中Cr与Ni的比例为1.5∶1，这是因为本发明材料不必经过淬火，因此不必考虑淬透性问题，同时降低Ni的含量，可防止使用时对顶头反复受热水冷时产生裂纹，同时降低成本。使本材料成为高温强度高、韧性好、在氧化处理时易于生成良好氧化皮的顶头用钢。
为了更好的实现本发明，材料的最佳成分(重量％)为：C 0.1～0.3，Si0.8～1.2，Mn 0.3～0.8，Cr 1.5～3.0，Ni 0.5～2.5，Mo 0.1～0.5，V 0.05～0.5，以及Ti 0.05～0.5和/或W 0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明材料中增加了Mo、W和Ti元素，Mo和W属于强碳化物形成元素，有利于提高钢的回火稳定性，同时，Mo和W溶解在Fe的固溶体中，可以提高α相和γ相之间的的转变温度，在C曲线上表现为将珠光体转变曲线向右推移，贝氏体开始转变曲线向上推移。因此，当该材料从低温加热到500～700℃区间时，由于碳化物的稳定，硬度降落较小。当材料从高温冷却到500～700℃区间时，由于只出现贝氏体转变，而不会有珠光体转变，基体也会保持较高的硬度。
与现有技术相比，本发明降低了C、W、Mo含量，增加了Ti，与目前常用的顶头材料相比，其室温力学性能和高温硬度对比如表1、2示，本发明顶头材料的室温力学性能好于合金结构钢，虽然其强度比工具钢低，但其冲击韧性却大大高于工具钢，更主要的是在高温性能方面具有优越性，由表2知，本发明材料随着温度的升高，硬度下降比较缓慢，在600℃仍保持HV290，而30CrNi3及20CrNiSiW等合金结构钢的高温维氏硬度均不够高，且硬度降低很快，虽然H13工具钢的高温硬度在低温区域比本发明材料高，但从500℃以上，硬度降低很快，且在600℃时硬度基本与本发明材料相同，顶头在使用时表面温度可达600℃或更高，本发明材料的这种高温硬度正好适于做此类工具使用，并可与工具钢媲美。
下面介绍本发明的实施例。
将该合金按所需成份配料，经冶炼、铸造或锻造后，加工成所需形状，在500℃～60℃温度范围内进行氮化处理，然后在950℃～1050℃范围内进行氧化处理，即可得到所需性能的顶头，具体成份如表3示。表3中最后一项为利用本发明后顶头经氧化、氮化热处理后，其使用寿命提高的比例，本发明材料制造的顶头与比较例相比，寿命提高了3.0～4.5倍，在穿孔机上使用，其使用寿命均大大高于合金工具钢和合金结构钢顶头，对于Φ76机组以上的穿孔机组轧制合金钢管使用的水冷顶头效果更好，在某厂Φ100机组上使用，原来顶头寿命不足100次/只，本发明材料顶头寿命为300～450次/只。
表1 室温力学性能
表2 高温硬度值(HV)
表3
| 室温 | 300℃ | 400℃ | 500℃ | 600℃ | |
| 本发明30CrNi320CrNiWH13 | 366.3259334465 | 341236.7302.3470 | 331231.7299.7435 | 318.3214.7279.3390 | 290187.7234.3300 |
| 成份(wt％) | 使用寿命提高比例(％) | ||||||||||
| C | Si | Mn | Ni | Cr | Mo | W | V | Ti | |||
| 本发明 | 1 | 0.40 | 0.8 | 0.8 | 1.2 | 1.0 | 0.1 | 0.5 | 0.05 | 150 | |
| 2 | 0.20 | 1.0 | 0.8 | 1.9 | 1.0 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 320 | ||
| 3 | 0.20 | 1.5 | 0.4 | 1.0 | 3.1 | 0.3 | 0.8 | 350 | |||
| 4 | 0.25 | 1.0 | 1.0 | 2.4 | 3.5 | 0.5 | 0.5 | 0.3 | 400 | ||
| 5 | 0.32 | 1.0 | 0.5 | 2.5 | 3.8 | 0.3 | 0.2 | 450 | |||
| 6 | 0.22 | 1.4 | 0.6 | 2.5 | 2.2 | 0.4 | 0.4 | 420 | |||
| 7 | 0.27 | 0.6 | 0.6 | 0.8 | 2.5 | 0.5 | 0.5 | 0.7 | 370 | ||
| 8 | 0.24 | 0.7 | 0.6 | 2.4 | 2.5 | 0.5 | 0.4 | 0.2 | 440 | ||
| 9 | 0.25 | 1.1 | 0.5 | 1.5 | 2.0 | 0.3 | 0.3 | 440 | |||
| 10 | 0.10 | 1.1 | 0.8 | 1.0 | 2.0 | 0.3 | 0.2 | 200 | |||
| 比较例 | 0.30 | 0.27 | 0.45 | 2.95 | 0.75 | ||||||
Claims (2)
1、一种钢管穿孔顶头材料，其特征是：该材料的成分为(重量％)为：C 0.1～0.4，Si 0.5～1.5，Mn 0.3～1.0，Cr 1.0～4.0，Ni 0.5～2.5，Mo 0.1～0.5，V 0.05～1.0，以及Ti 0.05～1.0和/或W 0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质。
2、根据权利要求1所述的材料，其特征是：该材料的成分为(重量％)：C 0.1～0.3，Si 0.5～1.2，Mn 0.3～0.8，Cr 1.5～3.0，Ni 0.5～2.5，Mo0.1～0.5，V 0.05～0.5，以及Ti 0.05～0.5和/或W 0.1～0.5，其余为Fe和不可避免的杂质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95103855 CN1040778C (zh) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 一种钢管穿孔顶头材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95103855 CN1040778C (zh) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 一种钢管穿孔顶头材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1112165A CN1112165A (zh) | 1995-11-22 |
| CN1040778C true CN1040778C (zh) | 1998-11-18 |
Family
ID=5074873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 95103855 Expired - Fee Related CN1040778C (zh) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 一种钢管穿孔顶头材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1040778C (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101391265B (zh) * | 2008-10-31 | 2010-06-16 | 吉林大学 | 一种无缝钢管机顶头用的钢基复合材料及其制备方法 |
| CN102965590B (zh) * | 2012-11-20 | 2015-12-09 | 江苏高博智融科技有限公司 | 一种改性硬质合金及其制备 |
| CN103849821A (zh) * | 2012-12-05 | 2014-06-11 | 江苏南山冶金机械制造有限公司 | 高合金钢含钴顶头 |
| CN103451551B (zh) * | 2013-08-30 | 2015-07-01 | 北京工业大学 | 一种耐高温磨蚀铸钢穿孔机顶头的制备方法 |
| JP6385195B2 (ja) * | 2014-08-19 | 2018-09-05 | 新報国製鉄株式会社 | シームレスパイプ製造用ピアサープラグ |
| CN104325259A (zh) * | 2014-08-29 | 2015-02-04 | 南通市嘉业机械制造有限公司 | 一种无缝钢管穿孔顶头的制造方法 |
| CN104233100B (zh) * | 2014-08-29 | 2016-08-17 | 南通市嘉业机械制造有限公司 | 一种无缝钢管穿孔顶头 |
| CN105798063A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-07-27 | 江苏南山冶金机械制造有限公司 | 一种穿孔顶头 |
| CN109487170B (zh) * | 2017-09-13 | 2020-11-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高穿孔寿命的顶头及其制造方法 |
| CN110918842A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-27 | 衡阳鸿宇机械制造有限公司 | 一种采用35CrMo作为顶头材料制备普通无缝钢级钢管的工艺 |
-
1995
- 1995-04-19 CN CN 95103855 patent/CN1040778C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1112165A (zh) | 1995-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101642782B (zh) | 一种Cr-Ni系奥氏体耐热钢弹簧及其冷拔钢丝的制备方法 | |
| CN1040778C (zh) | 一种钢管穿孔顶头材料 | |
| JPH08311607A (ja) | 歯元曲げ強度に優れた低歪浸炭歯車およびその製造方法 | |
| JPH0892690A (ja) | 耐疲労特性に優れた浸炭部品およびその製造方法 | |
| EP3940089B1 (en) | Carburizing bearing steel and preparation method thereof | |
| CN100593039C (zh) | 轴承钢及其制造方法以及轴承零部件及其制造方法 | |
| US20230366055A1 (en) | Method for preparing bainite hot-working die | |
| JP4328924B2 (ja) | 高強度軸部品の製造方法 | |
| JP2004183064A (ja) | 冷間加工性と浸炭時の粗大粒防止特性に優れた肌焼用鋼材およびその製造方法 | |
| JPH02301541A (ja) | 耐食性および耐腐食疲労強度に優れたばね鋼 | |
| JPH064889B2 (ja) | 厚肉超高張力鋼の製造方法 | |
| CN106319375A (zh) | 一种冲压用合金结构钢冷轧板及其制备方法 | |
| CN111647797B (zh) | 一种高速工具钢及其钢热处理方法 | |
| RU2254394C1 (ru) | Высокопрочная аустенитная нержавеющая сталь и способ окончательной упрочняющей обработки изделий из нее | |
| JP2019019374A (ja) | 焼入れ性および靱性に優れた熱間工具鋼 | |
| US2363736A (en) | Stainless steel process | |
| JPH0254416B2 (zh) | ||
| JPH1150191A (ja) | 浸炭軸状部品とその製造方法 | |
| JPH09279296A (ja) | 冷間鍛造性に優れた軟窒化用鋼 | |
| CN115927959B (zh) | 一种2.2GPa级低成本低碳非均质片层超高强双相钢及制备方法 | |
| JP4411096B2 (ja) | 球状化後の冷間鍛造性に優れた肌焼用鋼線材・棒鋼 | |
| JPH11106863A (ja) | 冷間加工性に優れた機械構造用鋼材及びその製造方法 | |
| KR100206354B1 (ko) | 냉간 및 열간 겸용 소형 단조형 금형공구강 및그의제조방법 | |
| JPH09316540A (ja) | 冷鍛性に優れた輪郭高周波焼入用機械構造用鋼の製造方法及び冷間鍛造部品の製造方法 | |
| JP3053605B2 (ja) | 靭性，耐摩耗性に優れた金属部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: BAOSHAN IRON & STEEL CO., LTD. Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: SHANGHAI BAO STEEL GROUP IRON AND STEEL CO LTD Owner name: SHANGHAI BAO STEEL GROUP IRON AND STEEL CO LTD Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: BAOSHAN STEEL GROUP IRON AND STEEL CO LTD |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 201900, Fujin Road, Shanghai, Baoshan District orchard Patentee after: BAOSHAN IRON & STEEL Co.,Ltd. Address before: 200122 No. 370 Pu circuit, Shanghai, Pudong New Area Patentee before: BAOSHAN IRON & STEEL CO.,LTD. Address after: 200122 No. 370 Pu circuit, Shanghai, Pudong New Area Patentee after: BAOSHAN IRON & STEEL CO.,LTD. Address before: 201900 No. 1, Middle Road, Baoshan District, Shanghai Patentee before: Baosteel Group Corporation |
|
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |