CN110318004B

CN110318004B - 电磁阀用合金材料与静铁芯的生产工艺

Info

Publication number: CN110318004B
Application number: CN201910595447.0A
Authority: CN
Inventors: 钟长林
Original assignee: Hengyang Jinzeli Special Alloy Co ltd
Current assignee: Hengyang Jinzeli Special Alloy Co ltd
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: CN110318004A

Abstract

本发明公开了一种电磁阀用合金材料与静铁芯的生产工艺，该合金材料按重量百分比计的化学成份如下：C含量0.010～0.035%，Si含量0.20～1.0%，Mn含量0.10～0.50%，P含量0.010～0.035%，S含量0.010～0.035%，Cr含量13.0～15.0%，稀土含量0.02～0.10%，Al含量0.08～0.18%，Mo含量0.20～0.70%，余量为Fe。通过调整材料的化学成份，并且采用温镦工艺代替切削加工，使得静铁芯的生产工艺降低了材料损耗，提高了静铁芯的磁性能和静铁芯加工过程中的材料利用率，加工工艺简单，生产效率高，电磁阀静铁芯的裂纹率低于10%，特别适用于采用温镦工艺加工生产电磁阀用铁素体静铁芯。

Description

电磁阀用合金材料与静铁芯的生产工艺

技术领域

本发明涉及电磁阀用铁素体不锈钢材料，特别是一种电磁阀用合金材料与静铁芯的生产工艺。

背景技术

电磁阀用铁素体不锈钢棒材行业标准已于2018年4月1日由中华人民共和国工业和信息化部发布实施。该标准起草单位：衡阳市金则利特种合金股份有限公司、高铁研究总院、工业信息标准研究院。主要起草人：钟长林、赵栋梁、张建福等。

现有电磁阀焊接用铁素体不锈钢棒材(典型牌号0Cr13Si2)的化学成份(重量百分比)如下：C含量小于0.035％，Mn含量小于0.5％，Si含量为1.2～2.2％，Cr含量13.0～15.0％，S含量小于0.035％，P含量小于0.035％，Mo含量0.20～0.70％。

基于该合金材料的静铁芯的生产工艺一般均需冷镦进行处理，但是该工艺导致静铁芯的裂纹率较高。

中国专利公告了“一种电磁阀静铁芯加工工艺”的发明专利，公告号CN102581556B，该工艺采用线性铁素体原材料,经过冷拉，第一次退火处理，二次冷拉，材料进行冷镦，形成零件胚体，对零件胚体做第二次退火处理，检测零件磁性能，合格后做表面精加工处理。该工艺采用冷拉和冷镦工艺代替切削加工，并在零件成型后进行退火处理，改善最终零件的磁性能，并降低了材料损耗，提高了静铁芯的磁性能和静铁芯加工过程中的材料利用率。但该工艺没有考虑到电磁阀静铁芯材料与零件是属于要满足与奥氏体不锈钢套管利用氩弧焊接为一体，并且不允许存在任何会产生泄露制冷媒剂的裂纹缺陷；而电磁阀静铁芯材料的化学成份(重量百分比)：硅含量为1.2～2.2％。硅含量高具有较高的导磁率，但硅含量高会降低钢的焊接性能。而且，当钢中硅含量超过0.15％时使不锈钢急剧形成非金属夹杂物，急剧降低钢的冷塑性变形能力和冲击韧性，故它不适宜采用冷墩工艺代替切削加工，否则易造成电磁阀静铁芯零件存在裂纹隐患。同时，该工艺加工静铁芯采用三次上膜、两次冷拉、两次退火、一次酸洗、一次冷镦、一次清洗、一次烘干、一次磁性能检测、一次精加工，存在加工工序繁多、生产成本高等不足，冷拉和冷镦工艺易使材料和零件产生裂纹缺陷，申请人重复上述试验发现裂纹率高达15～28％，不适用于电磁阀用铁素体静铁芯加工生产。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的加工工序繁多、加工过程易造成电磁阀静铁芯零件存在裂纹隐患、生产成本高等不足，而提供一种电磁阀用合金材料，并以此合金材料为基础，需求一种适用于电磁阀用铁素体静铁芯的加工工艺。

实现本发明上述目的的技术方案是：提供一种电磁阀用合金材料，按重量百分比计，其化学成份如下：

C含量0.010～0.035％，Si含量0.20～1.0％，Mn含量0.10～0.50％，P含量0.010～0.035％，S含量0.010～0.035％，Cr含量13.0～15.0％，稀土含量0.02～0.10％，Al含量0.08～0.18％，Mo含量0.20～0.70％，余量为Fe。

优选地，Si含量0.50～0.80％，C含量0.025～0.030％，铝含量0.10～0.16％。

优选地，稀土为Nd元素。

优选地，合金材料中Nd的含量为0.04～0.06％。

与现有技术相比，本发明主要调整或改变了三类合金元素，分别为Si、Al和稀土。下面对本发明的合金元素的作用做进一步的分析：

合金材料化学成份中的硅(Si)：硅在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂。如果硅含量超过0.5％，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，在调质结构钢中加入1.0～1.2％的硅，强度可提高15～20％，含硅1～4％的低碳钢，具有极高的导磁率。如果硅含量高于1％会降低钢的塑性和冲击韧性。如果硅含量超过2.2％，会降低钢的焊接性能。如果硅以硅酸的形式存在于钢中，分散在钢中的细小颗粒会过快的磨损磨具。故而本发明对硅的含量进行调整为0.20～1.0％。

现有的电磁阀用合金材料中一般不含有铝，铝(Al)是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。但如果铝含量过多会影响钢的焊接性能和切削加工性能。本发明还需要加入0.08～0.18％的铝。

现有的电磁阀用合金材料中不含有稀土，稀土对铁素体不锈钢的磁性能非常有利，在相同成份的情况下，加入﹤0.1％的稀土，当磁场强度在5000oe时磁场强度能够提高25emu/g，能够弥补因减少硅含量而降低的磁性能；另外，加入稀土可以改变钢中夹杂物的组成形态、分布和性质，从而改善钢的各种性能。故而本发明同时还需要加入0.02～0.10％的稀土。

在众多种类的稀土中，特别是Nd元素对于此类合金材料的性能提升最为突出。

本发明中碳(C)：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当含碳量超过0.23％时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20％。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。本发明与背景技术的合金含碳量大体相当。

本发明中锰(Mn)：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50％。在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40％。

本发明中磷(P)：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，优质钢要求更低些。

本发明中硫(S)：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055％，优质钢要求小于0.040％。在钢中加入0.010～0.035％，优选0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

本发明中铬(Cr)：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

本发明中钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性，在工具钢中可提高红性。

本发明主要是为了提供一种电磁阀静铁芯的生产工艺，包括如下步骤：

(1)以上述的电磁阀用合金材料制成的线材或棒材作为原材料，采用电阻加热将原材料进行在线镀膜机镀膜，上膜时加热温度控制在60～90℃范围；

(2)将步骤(1)处理后的原材料采用在线感应加热，加热到500～650℃，再将要求(根据尺寸需要)切断成若干个短棒，将短棒送入多工位自动成型墩锻机内，经一次温墩(保持500～650℃)，得到电磁阀静铁芯半成品；

(3)将上述温墩的电磁阀静铁芯半成品送入退火炉中进行磁性能退火工艺处理；

(4)经检测磁性能合格后的半成品再经过精加工，得到电磁阀静铁芯成品。

本发明的有益效果是：本发明调整了电磁阀用材料的化学成分，并且采用温镦工艺代替切削加工，降低了材料损耗，提高了静铁芯的磁性能和静铁芯加工过程中的材料利用率，加工工艺简单，加工静铁芯只需一次上膜、一次温镦和一次退火，再经磁性能检测、精加工，清洗和烘干，即可加工成电磁阀静铁芯，裂纹率低于10％，生产效率高，以5工位自动成型墩锻机为例，产量每分钟100-130只/台机，每班8小时平均5万只/台机，特别适用于采用温镦工艺加工生产电磁阀用铁素体静铁芯。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的详细内容作进一步描述。

实施例1：一种电磁阀易焊接用材料的生产工艺，原材料的化学成份(重量百分比)如下：

C含量0.020％，Si含量0.40％，Mn含量0.45％，P含量0.025％，S含量0.025％，Cr含量14.0％，Mo含量0.50％，铝含量0.12％，铈(Ce)含量0.05％，余量为铁Fe。

电磁阀静铁芯的温墩生产工艺包括如下工艺步骤：

一、选用

的铁素体不锈钢棒材或线材，采用电阻加热在线镀膜机镀膜，上膜时加热温度控制在70～80℃范围内；

二、采用18千赫的变频调温超音频在线感应加热，将材料加热到550±20℃，以满足温墩成型且不产生裂纹隐患，再将上述材料按每只零部件的重量要求切断成一只只短棒后，逐只送入多工位自动成型墩锻机内，一次性温墩成电磁阀静铁芯半成品；

三、将上述温墩好的电磁阀静铁芯半成品采用1050±10℃退火炉退火，保温10-30分钟，580±10℃出炉，以使其磁性能达到标准状态，电磁阀动铁芯半成品的晶粒度为6～9级，满足最低工作电压与温升的需要；

四、随机抽样检测上述电磁阀静铁芯半成品的磁性能，合格后精加工成电磁阀静铁芯成品；

五、将电磁阀静铁芯成品送入专用磁粉探伤机逐只无损探伤检测，确保每只电磁阀静铁芯成品需要焊接与密封部位没有裂纹隐患；

六、将经过磁粉探伤检测合格的电磁阀静铁芯成品进行超声波清洗干净后，烘干装箱入库。

本实施例温墩零件未见开裂等异常，经精加工验证，温镦半成品零件预留余量充足，满足精加工要求；精加工合格零件经磁粉探伤检验，未见裂纹。实验零件经客户确认各项指标符合要求；在3％的NaCl水溶液(均为质量分数)中耐腐蚀2900小时。其磁性能结果见表1：

表1：温墩31BL材料磁性能结果表

实施例2：电磁阀静铁芯使用的原材料与实施例1基本相同；原材料与实施例1的区别在于：Si含量0.70％，C含量0.028％，铝含量0.12％。

经过与实施例1完全相同生产工艺进行生产，得到电磁阀静铁芯。经质检，加工成的电磁阀静铁芯的裂纹率＜0.1％。

实施例3：电磁阀静铁芯使用的原材料与实施例1基本相同；原材料与实施例1的区别在于：稀土元素选择镥(Lu)，含量也为0.05％。

实施例4：电磁阀静铁芯使用的原材料与实施例1基本相同；原材料与实施例1的区别在于：稀土元素选择钪(Sc)，含量也为0.05％。

实施例5：电磁阀静铁芯使用的原材料与实施例1基本相同；原材料与实施例1的区别在于：稀土元素选择钕(Nd)，含量也为0.05％。

对比例：以牌号为0Cr13Si2的合金材料作为原材料制备电磁阀静铁芯，采用现有技术中的加工工艺，加工成的电磁阀静铁芯经过质检发现其裂纹率达到了18.3±1.1％。

Claims

1.一种电磁阀静铁芯的生产工艺，其特征是：

按重量百分比计，电磁阀用合金材料的化学成份如下：

C含量0.010～0.035％，Si含量0.20～1.0％，Mn含量0.10～0.50％，P含量0.010～0.035％，S含量0.010～0.035％，Cr含量13.0～15.0％，稀土含量0.02～0.10％，Al含量0.08～0.18％，Mo含量0.20～0.70％，余量为Fe；

生产工艺包括如下步骤：

(一)以电磁阀用合金材料制成的线材或棒材作为原材料，采用电阻加热将原材料进行在线镀膜机镀膜，上膜时加热温度控制在60～90℃范围；

(二)将步骤(一)处理后的原材料采用在线感应加热，加热后按要求切断成若干个短棒，将短棒送入多工位自动成型墩锻机内，在500～650℃经一次温墩，得到电磁阀静铁芯半成品；

(三)将上述温墩的电磁阀静铁芯半成品送入退火炉中进行磁性能退火工艺处理，即：将上述温墩好的电磁阀静铁芯半成品采用1050±10℃退火炉退火，保温10-30分钟，580±10℃出炉，以使其磁性能达到标准状态，电磁阀动铁芯半成品的晶粒度为6～9级，满足最低工作电压与温升的需要；

(四)经检测磁性能合格后的半成品再经过精加工，得到电磁阀静铁芯成品。