CN105543700A - 一种金属圆环件及其辗轧成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属圆环件及其辗轧成形方法，该环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.01-0.3％、Ti0.56-0.78％，B0.2-0.4％、Mo0.2-0.6％、Al0.3-0.6％、C0.36-0.46％、Cr0.6-0.8％、Si0.6-0.8％、Mg0.3-0.5％、Mn0.23-0.53％、Ni2.5-3.8％、Re0.01-0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明金属圆环件原料中添加的Nb、B、Mo、Ni和Ti等元素，能够提高环件的韧性和淬透性，通过优化各个组分的配比，使得环件内部组织均匀，质量稳定，防止裂纹产生，配合本发明辗轧成形方法，采取去应力退火，减少环件的内部应力，抑制裂纹产生。

Description

一种金属圆环件及其辗轧成形方法
技术领域
本发明涉及环件技术领域，具体涉及一种金属圆环件及其辗轧成形方法。
背景技术
环件产品广泛应用于航空航天、汽车、火车、船舶、机械、风力发电等众多工业领域。环件是现代生产设备中存在的一种重要机械零件，其质量的好坏直接关系着主零件的使用寿命。随着经济技术不断发展，在生产实际中对设备与机械原件的要求不断提高，提高环件的耐高温性对生产工作具有重要的意义。
环件产品在国民经济的各个领域有广泛的应用，如：法兰、齿圈、轮箍等。目前，环件生产的工艺流程为：加热好的钢坯经过压力机镦粗、冲孔后，使用机械手将坯料送入辗环机中进行轧制。坯料在辗环机上被轧制成环件。
辗轧成形是规模化生产环件的主要方法之一，具有生产率高、锻件形状和尺寸稳定性好、内部组织致密等优点。但是，由于环件不同部位的变形情况差异大、成形过程复杂，而金属由于塑性变形加工能力差，加之对变形温度和应变速率敏感，使得环件成形难度更大，容易产生开裂、充不满、折迭等缺陷。此外，虽然目前已经开发出金属环件产品，但是通常均需采用挤压开坯方式获得锻造坯料，然后再对其进行二次辗轧成形，增加了工序和工艺控制难度。这种状况严重制约了变形金属在相关领域的广泛应用。因此，必须采用合理的锻造工艺，才能制备出合格的金属环件。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种金属圆环件及其辗轧成形方法，辗轧出的环件生产成本低，环件加工方法简单，环件不易发生开裂、充不满、折迭情况，材料利用率高，环件内部组织均匀，质量稳定。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实施：
一种金属圆环件，该环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.01-0.3％、Ti0.56-0.78％，B0.2-0.4％、Mo0.2-0.6％、Al0.3-0.6％、C0.36-0.46％、Cr0.6-0.8％、Si0.6-0.8％、Mg0.3-0.5％、Mn0.23-0.53％、Ni2.5-3.8％、Re0.01-0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，所述金属圆环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.02-0.3％、Ti0.60-0.78％，B0.3-0.4％、Mo0.2-0.5％、Al0.3-0.5％、C0.38-0.42％、Cr0.7-0.8％、Si0.6-0.7％、Mg0.3-0.4％、Mn0.29-0.48％、Ni2.8-3.5％、Re0.02-0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，所述金属圆环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.02％、Ti0.66％，B0.3％、Mo0.4％、Al0.5％、C0.4％、Cr0.7％、Si0.7％、Mg0.4％、Mn0.42％、Ni3.2％、Re0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种金属圆环件的辗轧成形方法，包括以下步骤：
S1、下料：将高金属坯料放入加热炉均匀加热，加热到相变点以下40-50℃的变形温度，经镦粗使其变形60％-70％得到实心圆饼；
S2、冲孔：将步骤S1得到的实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的36％-40％后得到空心圆饼；
S3、制坯：再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到金属环件毛坯；
S4、去应力退火：将步骤S3制得的金属环件毛坯加热到400-450℃，保温2-3小时后冷却至室温；
S5、扩圆：扩大步骤S4去应力退火后的金属环件毛坯的直径，制得所需要的尺寸的环件。
优选地，步骤S1所述加热炉温度为450-460℃。
优选地，步骤S1所述加热炉采用电阻炉或气炉。
优选地，步骤S3所述镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
本发明有益效果：本发明提供一种金属圆环件及其辗轧成形方法，通过优化各个组分的配比，提高了金属圆环件耐高温性、和耐腐蚀性能；本发明金属圆环件原料中添加的Nb、B、Mo、Ni和Ti等元素，能够提高环件的韧性和淬透性，通过优化各个组分的配比，使得环件内部组织均匀，质量稳定，防止裂纹产生，配合本发明辗轧成形方法，采取去应力退火，减少环件的内部应力，抑制裂纹产生，辗轧出的环件生产成本低，环件加工方法简单，环件不易发生开裂、充不满、折迭等情况，材料利用率高，环件内部组织均匀细致，环件不易变形。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例金属圆环件，由下列重量百分比的成分组成：Nb0.01-0.3％、Ti0.56-0.78％，B0.2-0.4％、Mo0.2-0.6％、Al0.3-0.6％、C0.36-0.46％、Cr0.6-0.8％、Si0.6-0.8％、Mg0.3-0.5％、Mn0.23-0.53％、Ni2.5-3.8％、Re0.01-0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例金属圆环件的辗轧成形方法，包括以下步骤：
S1、下料：将高金属坯料放入加热炉均匀加热，加热到相变点以下40-50℃的变形温度，经镦粗使其变形60％-70％得到实心圆饼；
S2、冲孔：将步骤S1得到的实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的36％-40％后得到空心圆饼；
S3、制坯：再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到金属环件毛坯；
S4、去应力退火：将步骤S3制得的金属环件毛坯加热到400-450℃，保温2-3小时后冷却至室温；
S5、扩圆：扩大步骤S4去应力退火后的金属环件毛坯的直径，制得所需要的尺寸的环件。
上述步骤S1加热炉温度为450-460℃。
上述步骤S1加热炉采用电阻炉或气炉。
上述步骤S3镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
实施例2：
本实施例金属圆环件，由下列重量百分比的成分组成：Nb0.01％、Ti0.56％，B0.2％、Mo0.2％、Al0.3％、C0.36％、Cr0.6％、Si0.6％、Mg0.3％、Mn0.23％、Ni2.5％、Re0.013％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例金属圆环件的辗轧成形方法，包括以下步骤：
S1、下料：将高金属坯料放入加热炉均匀加热，加热到相变点以下40℃的变形温度，经镦粗使其变形60％得到实心圆饼；
S2、冲孔：将步骤S1得到的实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的36％后得到空心圆饼；
S3、制坯：再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到金属环件毛坯；
S4、去应力退火：将步骤S3制得的金属环件毛坯加热到400℃，保温2小时后冷却至室温；
S5、扩圆：扩大步骤S4去应力退火后的金属环件毛坯的直径，制得所需要的尺寸的环件。
上述步骤S1加热炉温度为450℃。
上述步骤S1加热炉采用电阻炉。
上述步骤S3镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
实施例3：
本实施例金属圆环件，由下列重量百分比的成分组成：Nb0.3％、Ti0.78％，B0.4％、Mo0.6％、Al0.6％、C0.46％、Cr0.8％、Si0.8％、Mg0.5％、Mn0.53％、Ni3.8％、Re0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例金属圆环件的辗轧成形方法，包括以下步骤：
S1、下料：将高金属坯料放入加热炉均匀加热，加热到相变点以下50℃的变形温度，经镦粗使其变形70％得到实心圆饼；
S2、冲孔：将步骤S1得到的实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的40％后得到空心圆饼；
S3、制坯：再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到金属环件毛坯；
S4、去应力退火：将步骤S3制得的金属环件毛坯加热到450℃，保温2-3小时后冷却至室温；
S5、扩圆：扩大步骤S4去应力退火后的金属环件毛坯的直径，制得所需要的尺寸的环件。
上述步骤S1加热炉温度为460℃。
上述步骤S1加热炉采用气炉。
上述步骤S3镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
实施例4：
本实施例金属圆环件，由下列重量百分比的成分组成：Nb0.02％、Ti0.66％，B0.3％、Mo0.4％、Al0.5％、C0.4％、Cr0.7％、Si0.7％、Mg0.4％、Mn0.42％、Ni3.2％、Re0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例金属圆环件的辗轧成形方法，包括以下步骤：
S1、下料：将高金属坯料放入加热炉均匀加热，加热到相变点以下40-50℃的变形温度，经镦粗使其变形65％得到实心圆饼；
S2、冲孔：将步骤S1得到的实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的38％后得到空心圆饼；
S3、制坯：再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到金属环件毛坯；
S4、去应力退火：将步骤S3制得的金属环件毛坯加热到430℃，保温2.5小时后冷却至室温；
S5、扩圆：扩大步骤S4去应力退火后的金属环件毛坯的直径，制得所需要的尺寸的环件。
上述步骤S1加热炉温度为455℃。
上述步骤S1加热炉采用电阻炉。
上述步骤S3镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
实施例5：
本实施例金属圆环件，由下列重量百分比的成分组成：Nb0.02％、Ti0.60％，B0.3％、Mo0.2％、Al0.3％、C0.38％、Cr0.7％、Si0.6％、Mg0.3％、Mn0.29％、Ni2.8％、Re0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例金属圆环件的辗轧成形方法同实施例1。
实施例6：
本实施例金属圆环件，由下列重量百分比的成分组成：Nb0.3％、Ti0.78％，B0.4％、Mo0.5％、Al0.5％、C-0.42％、Cr0.8％、Si0.7％、Mg0.4％、Mn0.48％、Ni3.5％、Re0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例金属圆环件的辗轧成形方法同实施例1。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种金属圆环件，其特征在于，该环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.01-0.3％、Ti0.56-0.78％，B0.2-0.4％、Mo0.2-0.6％、Al0.3-0.6％、C0.36-0.46％、Cr0.6-0.8％、Si0.6-0.8％、Mg0.3-0.5％、Mn0.23-0.53％、Ni2.5-3.8％、Re0.01-0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的金属圆环件，其特征在于，该环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.02-0.3％、Ti0.60-0.78％，B0.3-0.4％、Mo0.2-0.5％、Al0.3-0.5％、C0.38-0.42％、Cr0.7-0.8％、Si0.6-0.7％、Mg0.3-0.4％、Mn0.29-0.48％、Ni2.8-3.5％、Re0.02-0.03％，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的金属圆环件，其特征在于，该环件由以下列重量百分比的成分组成：Nb0.02％、Ti0.66％，B0.3％、Mo0.4％、Al0.5％、C0.4％、Cr0.7％、Si0.7％、Mg0.4％、Mn0.42％、Ni3.2％、Re0.02％，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.一种如权利要求1-3任一所述的金属圆环件的辗轧成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、下料：将高金属坯料放入加热炉均匀加热，加热到相变点以下40-50℃的变形温度，经镦粗使其变形60％-70％得到实心圆饼；
S2、冲孔：将步骤S1得到的实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的36％-40％后得到空心圆饼；
S3、制坯：再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到金属环件毛坯；
S4、去应力退火：将步骤S3制得的金属环件毛坯加热到400-450℃，保温2-3小时后冷却至室温；
S5、扩圆：扩大步骤S4去应力退火后的金属环件毛坯的直径，制得所需要的尺寸的环件。
5.根据权利要求4所述的金属圆环件的辗轧成形方法，其特征在于，步骤S1所述加热炉温度为450-460℃。
6.根据权利要求4所述的金属圆环件的辗轧成形方法，其特征在于，步骤S1所述加热炉采用电阻炉或气炉。
7.根据权利要求4所述的金属圆环件的锻造成形方法，其特征在于，步骤S3所述镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
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