CN104357633A - 一种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其步骤如下：将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯进行锻造；7CrSiMnMoV合金钢锻件等温退火；将粗加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片堵孔、涂耐高温防氧化涂料；将7CrSiMnMoV合金钢扩径模片放入气氛保护加热炉内；通入氮气+氨气+甲醇，加热；通入氮气+甲醇保护，奥氏体化；硝盐淬火；校形回火。本发明的7CrSiMnMoV扩径模片不会发生淬火裂纹、脱碳等缺陷，并具有优异的淬火深度、抗弯强度、抗压强度、冲击韧性和硬度等各方面性能，能满足机械加工的需要，且机加工后不变形，能满足稳定扩管2~3万支的要求。
Description
技术领域
本发明涉及机械扩径机上用的扩径模片的制备方法，特别涉及一种低成本、高硬度、高强度、高韧性的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法。
背景技术
机械扩径机用的扩径模具-模片是成型钢管的关键模具。扩径过程中，为使钢管发生扩径变形，扩径机模片需要承受巨大的压力和摩擦力，为了保证模片的使用性能，目前采用高耐磨微变形的进口冷作模具钢C12Mo1V1和C12MoV制备。C12Mo1V1和C12MoV由于合金元素含量高，价格昂贵，且合金组织中大量的碳化物易导致模片产生裂纹而断裂。另外，由于模片的长度/厚度达到25，热处理变形很严重，给后续的机械加工带来了很大的难题，同时，变形导致模片不同部位的机械加工余量不同，残留的脱碳层易导致模片出现裂纹和断裂，严重影响钢管的生产效率，严重时会造成卡管，带来极大的损失。
发明内容
为了解决存在的上述技术问题，本发明提供了一种低成本、高硬度、高强度、高韧性的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤：
1）将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯进行锻造，初始锻造温度为1100~1150℃，结束锻造温度为800℃~850℃，三次镦拔，累计锻比为7~9，锻造后空气冷却至50~150℃；
2）将50~150℃的7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉，升温至840℃~860℃，升温速度为30~40℃/分钟，保温2~4小时，随炉冷至680℃~700℃，保温3~5小时，随炉冷至550℃~600℃出炉，空气冷却；
3）将空气冷却后的7CrSiMnMoV合金钢锻件加工成7CrSiMnMoV合金钢扩径模片，表面涂1~2mm的RLHY-31~33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔；
4）7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前1~2小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为5~10L/min；
5）加热：随炉升温，升温速度20~30℃/min，升温至550℃充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温2~4小时；氮气通气速度为5~10L/min，氨气通气速度为3~6L/min，甲醇加入速度为45~50滴/min；
6）奥氏体化：炉温从550℃升温至700℃~720℃后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10~20℃/min，氮气通气速度为5~10L/min，甲醇加入速度为60~90滴/min，保证火焰长度>150mm；从700℃~720℃升温至880℃~900℃，保温2~4小时，氮气+甲醇通气速度保持不变；
7）淬火：将7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷15~30秒，淬入160℃~180℃硝盐浴中，保温10~15分钟，出硝盐槽后擦干净；
8）回火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住校形放入井式回火炉中回火4~6小时，回火2次。
本发明的有益效果是：本发明中7CrSiMnMoV扩径模片在气氛保护下，脱碳层深度小于0.05mm，淬火后基体组织为回火马氏体，淬火深度可达到扩径模片的整个横截面，保证了机加工后扩径模片的硬度不降低，扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度大于等于4100MPa，抗压强度大于等于5300MPa，扭转强度大于等于2030MPa，冲击韧性大于等于150 J/cm2，硬度为60~63HRC。采用上述热处理工艺制备的7CrSiMnMoV扩径模片，满足机械加工的需要，力学性能优异，机加工后不变形。且这种7CrSiMnMoV扩径模片较现有的C12Mo1V1和C12MoV扩径模片，原材料成本降低了2/3，机加工成本降低了1/4，使用性能能满足稳定扩管2~3万支的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例为大型的7CrSiMnMoV扩径模片。其制备方法如下：
1）将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯（非金属夹杂物：A：1；B：1.5；C：1；D：0.5）进行锻造，始锻温度为1150℃，终锻温度为860℃，三次镦拔，累计锻比为7.2，锻后空气冷却至120℃左右，锻后合金钢的晶粒度为8级。2）7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉升温至860℃，升温速度为30℃/分钟，保温4小时，随炉冷至700℃，保温5小时，随炉冷至600℃出炉空冷。3）将机加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片表面涂2mm的RLHY-31~33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔。4）7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前2小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为9L/min。5）加热：随炉升温，升温速度20℃/min，升温至550℃充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温4小时。氮气通气速度为9L/min，氨气通气速度为6L/min，甲醇加入速度为50滴/min。6）奥氏体化：从550℃升温至720℃后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10℃/min，氮气通气速度为9L/min，甲醇加入速度为90滴/min，保证火焰长度>150mm。从720℃升温至900℃，保温4小时，氮气+甲醇通气速度保持不变。7）淬火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷30秒，淬入160℃硝盐浴中，保温15分钟，出硝盐槽后擦干净。8）回火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住（校形）放入井式回火炉中回火6小时，回火2次。
经过上述热处理的扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度为4105MPa左右，抗压强度为5312MPa左右，扭转强度为2051MPa左右，冲击韧性为151 J/cm2左右，硬度为60HRC左右。
实施例2
本实施例为中型的7CrSiMnMoV扩径模片。其制备方法如下：
1）选用电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯（非金属夹杂物：A:1.5；B:1；C:0.5；D：0.5），进行锻造，始锻温度为1120℃，终锻温度为830℃，三次镦拔，累计锻比为8，锻后空冷至80℃左右，锻后合金钢的晶粒度为8.5级。2）7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉升温至850℃，升温速度为35℃/分钟，保温3小时，随炉冷至690℃，保温4小时，随炉冷至580℃出炉空冷。3）将机加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片表面涂1.5mm的RLHY-31~33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔。4）7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前1.5小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为6L/min。5）加热：随炉升温，升温速度25℃/min，升温至550℃充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温3小时。氮气通气速度为6L/min，氨气通气速度为5L/min，甲醇加入速度为48滴/min。6）奥氏体化：从550℃升温至710℃后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为15℃/min，氮气通气速度为6L/min，甲醇加入速度为75滴/min，保证火焰长度>150mm。从710℃升温至890℃，保温3小时，氮气+甲醇通气速度保持不变。7）淬火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷20秒，淬入170℃硝盐浴中，保温13分钟，出硝盐槽后擦干净。8）回火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住（校形）放入井式回火炉中回火5小时，回火2次。
经过上述热处理的扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度为4155MPa左右，抗压强度为5372MPa左右，扭转强度为2085MPa左右，冲击韧性为153 J/cm2左右，硬度为62HRC左右。
实施例3
本实施例为小型的7CrSiMnMoV扩径模片。其制备方法如下：
1）选用电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯（非金属夹杂物：A:1；B:0.5；C:1；D：0.5），进行锻造，始锻温度为1100℃，终锻温度为800℃，三次镦拔，累计锻比为9，锻后空冷至60℃左右，锻后合金钢的晶粒度为9级。2）7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉升温至840℃，升温速度为40℃/分钟，保温2小时，随炉冷至680℃，保温3小时，随炉冷至550℃出炉空冷。3）将机加工后的7CrSiMnMoV合金钢扩径模片表面涂1mm左右厚的RLHY-31~33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔。4）7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前1小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为5L/min。5）加热：随炉升温，升温速度30℃/min，升温至550℃充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温2小时。氮气通气速度为5L/min，氨气通气速度为3L/min，甲醇加入速度为45滴/min。6）奥氏体化：从550℃升温至700℃后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为20℃/min，氮气通气速度为5L/min，甲醇加入速度为60滴/min，保证火焰长度>150mm。从700℃升温至880℃，保温2小时，氮气+甲醇通气速度保持不变。7）淬火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷15秒，淬入180℃硝盐浴中，保温10分钟，出硝盐槽后擦干净。8）回火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住（校形）放入井式回火炉中回火4小时，回火2次。
经过上述热处理的扩径模片无裂纹缺陷，7CrSiMnMoV抗弯强度为4171MPa左右，抗压强度为5389MPa左右，扭转强度为2092MPa左右，冲击韧性为155 J/cm2左右，硬度为63HRC左右。
Claims (3)
1.一种7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将电渣重熔精炼的7CrSiMnMoV合金钢钢坯进行锻造，初始锻造温度为1100~1150℃，结束锻造温度为800℃~850℃，三次镦拔，累计锻比为7~9，锻造后空气冷却至50~150℃；
2）将50~150℃的7CrSiMnMoV合金钢锻件入炉，升温至840℃~860℃，升温速度为30~40℃/分钟，保温2~4小时，随炉冷至680℃~700℃，保温3~5小时，随炉冷至550℃~600℃出炉，空气冷却；
3）将空气冷却后的7CrSiMnMoV合金钢锻件加工成7CrSiMnMoV合金钢扩径模片，表面涂1~2mm的RLHY-31~33型耐高温防氧化涂料，用螺栓堵孔；
4）7CrSiMnMoV合金钢扩径模片悬挂放入气氛保护加热炉内，加热前1~2小时通氮气驱赶空气，氮气通气速度为5~10L/min；
5）加热：随炉升温，升温速度20~30℃/min，升温至550℃充氮气+氨气+甲醇，排气点火，保温2~4小时；氮气通气速度为5~10L/min，氨气通气速度为3~6L/min，甲醇加入速度为45~50滴/min；
6）奥氏体化：炉温从550℃升温至700℃~720℃后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10~20℃/min，氮气通气速度为5~10L/min，甲醇加入速度为60~90滴/min，保证火焰长度>150mm；从700℃~720℃升温至880℃~900℃，保温2~4小时，氮气+甲醇通气速度保持不变；
7）淬火：将7CrSiMnMoV合金钢扩径模片从气氛炉中出炉，在空气中预冷15~30秒，淬入160℃~180℃硝盐浴中，保温10~15分钟，出硝盐槽后擦干净；
8）回火：7CrSiMnMoV合金钢扩径模片用平板压住校形放入井式回火炉中回火4~6小时，回火2次。
2.如权利要求1所述的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中氮气通气速度为为5~10L/min。
3.如权利要求1所述的7CrSiMnMoV扩径模片的制备方法，其特征在于，所述步骤6）中炉温从550℃升温至700℃~720℃后，通入氮气+甲醇保护，升温速度为10~20℃/min，氮气通气速度为5~10L/min，甲醇加入速度为60~90滴/min 。
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