CN110318009B - 易冷镦的电磁阀用合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易冷镦的电磁阀用合金材料，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0.10～0.50%，Mn含量0.10～0.30%，P含量0.010～0.030%，S含量0.010～0.020%，Cr含量12.5～14.0%，Al含量0.30～0.70%，Pb含量0.02～0.05%，余量为Fe。本发明调整了电磁阀用合金材料的化学成分，改善了静铁芯的磁性能和机械性能，使其更适合使用冷镦工艺加工制作电磁阀。

Description

易冷镦的电磁阀用合金材料
技术领域
本发明涉及电磁阀用铁素体不锈钢材料，特别是一种易冷镦的电磁阀用合金材料。
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。
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。
上述冷墩工艺加工静铁芯采用了三次上膜、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，加之冷拉和冷镦工艺易使材料和零件产生裂纹缺陷，既不适用于电磁阀用铁素体静铁芯加工生产，也不适用于电磁阀用铁素体动铁芯加工生产。
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％。
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。
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0.10～0.50％，Mn含量0.10～0.30％，P含量0.010～0.030％，S含量0.010～0.020％，Cr含量12.5～14.0％，Al含量0.30～0.70％，Pb含量0.02～0.05％，余量为Fe。
优选地，Pb含量0.03～0.04％。
优选地，Al含量0.40～0.5％。
与现有技术相比，本发明主要调整或改变了两类合金元素，分别为Al和Pb。下面对本发明的合金元素的作用做进一步的分析：
现有的电磁阀易焊接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。。
本发明添加微量的Pb元素之后，意外地发现可以使得合金材料的各种性能有明显的提升，特别是磁性能和机械性能。
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。
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。
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％。
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。
本发明的有益效果是：本发明调整了电磁阀用合金材料的化学成分，改善了静铁芯的磁性能和机械性能，使其更适合使用冷镦工艺加工制作电磁阀。
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1：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Al含量0.50％，Pb含量0.02％，余量为Fe。
实施例2：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Al含量0.50％，Pb含量0.03％，余量为Fe。
实施例3：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Al含量0.50％，Pb含量0.04％，余量为Fe。
实施例4：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Al含量0.50％，Pb含量0.05％，余量为Fe。
对比例1：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Pb含量0.04％，余量为Fe。
对比例2：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Al含量0.50％，余量为Fe。
对比例3：一种电磁阀用合金材料，化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.015％，Si含量0.30％，Mn含量0.20％，P含量0.020％，S含量0.020％，Cr含量13.0％，Al含量0.50％，Pb含量0.07％，余量为Fe。
用相同的冷墩生产工艺对上述合金材料进行加工，包括如下工艺步骤：
一、选用
Figure GDA0002645610470000041
的铁素体不锈钢棒材或线材(实施例或对比例的合金材料制成)，采用电阻加热在线镀膜机镀膜，上膜时加热温度控制在65-85℃范围；
二、采用18千赫的变频调温超音频在线感应加热，将上述材料加热到350～400℃，以满足冷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，一次性冷墩成电磁阀动铁芯半成品；
三、将上述冷墩好的电磁阀动铁芯半成品送入履带式光亮退火炉中进行磁性能退火工艺处理，并可根据不同材质、零部件形状、尺寸及磁性能的要求编程控制退火温度工艺曲线；
四、随机抽样检测上述电磁阀动铁芯半成品的磁性能，合格后精加工成电磁阀动铁芯成品。
本实施例结合电磁阀动铁芯零部件变形程度大，形状复杂，尺寸精度高的要求，特别实践对比了三组不同化学成份含量的材料，经过800～900℃保温10-50分钟，随炉冷却到550-600℃出炉，空冷热处理后的性能数据见表1：
表1：磁性能及硬度
Figure GDA0002645610470000051
注：硬度过高或过低都不利于使用冷镦工艺进行加工，一般以115-145(HB)为宜。
实施例5：一种电磁阀动铁芯的生产工艺，原材料的化学成份(重量百分比)如下：
C含量0.025％，Si含量1.40％，Mn含量0.85％，P含量0.025％，S含量0.013％，Cr含量17.0％，Mo含量0.30％，W含量0.7％，余量为铁Fe。
电磁阀动铁芯的温墩生产工艺包括如下工艺步骤：
一、选用
Figure GDA0002645610470000052
铁素体不锈钢热轧料剥皮到￠10.4，再冷拔到
Figure GDA0002645610470000053
Figure GDA0002645610470000054
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℃；
二、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，一次性冷墩成电磁阀动铁芯半成品；
三、将上述冷墩好的电磁阀动铁芯半成品采用850±10℃退火炉退火，850±10℃保温20-30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动铁芯半成品的磁性能，合格后精加工成电磁阀动铁芯成品。
本实施例温墩零件未见开裂等异常，温墩半成品零件预留余量充足，满足精加工要求；加工成的电磁阀动铁芯经磁粉探伤检验，未见裂纹；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2：
表2：温墩材料磁性能结果表
Figure GDA0002645610470000061

Claims (3)

1.一种生产电磁阀动铁芯的方法，其特征是：
按重量百分比计，生产电磁阀动铁芯材料的化学成份如下：
C含量0.010～0.035％，Si含量0.10～0.50％，Mn含量0.10～0.30％，P含量0.010～0.030％，S含量0.010～0.020％，Cr含量12.5～14.0％，Al含量0.30～0.70％，Pb含量0.02～0.05％，余量为Fe；
生产方法包括如下步骤：
一、选用￠11.2mm铁素体不锈钢热轧料剥皮到￠10.4，再冷拔到￠9.80±0.02mm，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℃；
二、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，一次性冷墩成电磁阀动铁芯半成品；
三、将上述冷墩好的电磁阀动铁芯半成品采用850±10℃退火炉退火，850±10℃保温20-30分钟，以使其磁性能达到标准状态，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动铁芯半成品的磁性能，合格后精加工成电磁阀动铁芯成品。
2.根据权利要求1所述生产电磁阀动铁芯的方法，其特征是，将步骤(二)处理后的电磁阀动铁芯半成品采用850±10℃退火炉退火，850±10℃保温20-30分钟后，580±10℃出炉。
3.根据权利要求1或2所述生产电磁阀动铁芯的方法，其特征是，步骤(三)退火处理时，电磁阀动铁芯半成品的晶粒度为6～9级。
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