CN111876677B - 六角合金工具钢s2的成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种六角合金工具钢S2的成型工艺，步骤为喷砂处理：将原料工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；球化退火处理：将喷砂处理后的工具钢S2送入罩式退火炉中进行球化退火处理，球化退火对工具钢S2进行软化利于后续的拉伸成型；酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成六角合金工具钢S2。本成型工艺中通过优化球化退火工艺以及表面磷化工艺，只采用了一次退化工艺和磷化工艺，从而缩短了工期、降低了成本、稳定了产品的品质。

Description

六角合金工具钢S2的成型工艺
技术领域
本发明涉及工具钢，具体涉及一种六角合金工具钢S2的成型工艺。
背景技术
工具钢是合金钢的一个种类，S2是工具钢的一个品种，是工具类高等级的制作用钢。S2工具钢作为制作工具用钢材料，是用于制造各类高质量要求电动工具的六角批头、内六角扳手、螺丝刀等专用工具。但现有工具钢S2中的碳、硅、锰含量高，脱碳敏感性较强，易产生较厚脱碳层，甚至全脱碳层,会严重影响热处理后成品表面硬度。目前六角形工具钢采用以下工序制备而成：退火-酸洗-磷化-冷拉变形-退火-酸洗-磷化-冷拉成型，因此需要多次退火等加工工序，工艺十分繁琐。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种六角合金工具钢S2的成型工艺，通过优化球化退火工艺以及表面磷化工艺，只采用了一次退化工艺和磷化工艺，从而缩短了工期、降低了成本、稳定了产品的品质。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种六角合金工具钢S2的成型工艺，步骤如下：
步骤一：喷砂处理：将原料工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；
步骤二：球化退火处理：将喷砂处理后的工具钢S2送入罩式退火炉中进行球化退火处理，球化退火对工具钢S2进行软化利于后续的拉伸成型；
步骤三：酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；
步骤四：拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成六角合金工具钢S2。
优选地，在步骤一中，喷砂过程中使用的砂为氧化铝砂或石英砂与水的混合物，氧化铝砂或石英砂与水的体积比为1.5-2.5:6，喷砂机喷头喷砂压力为40-50MPa,喷砂速度为0.4-0.6m/min。
优选地，在步骤一中，原料工具钢S2的化学成分组成及质量百分含量包括：C：0.65-0.72％,Si：0.4-1.5％,Mn：0.3-0.8％,P：0.02-0.2％,S：0.0008-0.15％,Cr：0.15-0.45％,Ni：0.10-0.35％,Cu：0-0.25％,Mo：0.2-0.6％,V：0.15-0.3％，其余为铁以及不可避免的杂质元素。
优选地，在步骤一中，原料工具钢S2的化学成分组成及质量百分含量包括：C：0.66-0.7％,Si：1.0-1.2％,Mn：0.4-0.6％,P：0.04-0.15％,S：0.008-0.018％,Cr：0.2-0.4％,Ni：0.12-0.3％,Cu：0-0.25％,Mo：0.4-0.5％,V：0.17-0.25％，其余为铁以及不可避免的杂质元素。
优选地，在步骤二中，所述罩式退火炉包括底座、内罩和加热罩，所述底座包括由下而上依次设置的底板、隔热板、分气盘和承载盘。
优选地，步骤二的具体步骤如下：
二(a)：将装载了工具钢S2的线材架运至底座的承载盘上，盖上内罩，通过液压钳锁住内罩，然后开始充入氮气，装载加热罩；
二(b)：对炉内进行第一阶段的升温，将炉内温度升高至593℃-600℃，并于593℃-600℃保温两个小时，利用N2进行吹扫，N2的吹扫量为,75-85m2/h，而将炉中的原有气体全部置换使得炉内的气氛为N2；
二(c)：对炉内进行第二阶段的升温，将炉内温度从593-600℃升至775-780℃，升温的速率为80-90℃/h，升温过程中N2的吹扫量为65-75m2/h,并维持775-780℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为55-65m2/h；
二(d)：开始降温，以25-35℃/h的速度降温至180℃-220℃，降温过程中N2的吹扫量为25-35m2/h，且在630℃-680℃左右掀加热罩并关氮气，在180℃-220℃左右掀内罩；
二(e)：将球化好的工具钢S2吊出并放于冷却区冷却后出线。
优选地，步骤三中酸洗磷化处理的工艺如下：
三(a)：除锈脱酸：将球化退火后的工具钢S2放入盐酸池中除锈后，利用高压水枪冲洗，再放入清水池中的去除残留的盐酸；
三(b)：除水锈：将工具钢S2浸泡在草酸池中，去除水锈；
三(c)：磷化：将工具钢S2浸泡在磷化池中，利用磷酸盐使卷线表面披覆磷化膜，再利用清水清洗工具钢S2；
三(d)：润滑干燥：将工具钢S2放入皂化池和热石灰池浸泡一段时间，增加S2表面润滑减少模具损耗，然后通过强力风机将工具钢S2表面吹干。
优选地，经过酸洗磷化处理后的工具钢S2表面依次形成磷酸盐层、金属皂层和肥皂层，其中磷酸盐层贴合于工具钢S2，金属皂层位于磷酸盐层和肥皂层之间，所述磷酸盐层的厚度为3-15μm，所述金属皂层的厚度为0.5-2μm，所述肥皂层的厚度为2-3μm。
优选地，步骤四中，通过定制的变径拉伸模具和大扭力卷筒将工具钢S2拉伸成六角工具钢S2成品。
优选地，在步骤四中，拉拔的速度为25-35m/min，拉伸的工具钢S2直径为8mm左右，拉伸后的六角工具钢S2直径为6.33mm左右。
本发明的有益效果是：
1)本成型工艺中的球化处理，第一次升温至593℃并保温两个小时，在此过程中利用N2来置换掉炉中的氧气，以保证593℃以上炉内气氛中没有氧化气体的产生，第二次升温至775℃并保温四个小时，此过程完成工具钢的奥氏体化，最后完成降温过程，在降温过程中产生球化组织，保证钢材延伸性、均匀性和成品的机械强度；
2)通过球化工艺处理后的工具钢S2达到如下技术效果：球化退火组织均匀，球化率＞90％，退火HRB硬度值＜91，HRB硬度值波动＜3，拉拔、冷弯等成型过程均正常，工具疲劳寿命高；减少了淬火变形、稳定了后淬火硬度、改善了工件的削切现象、抑制了淬裂、淬弯等现象以及工具钢的强度、韧性、耐磨性并延长了使用寿命；本工具钢S2采用合理的碳、硅、锰含量，降低了工具钢S2的脱碳敏感性，保证了热处理后工具钢的表面强度；
3)本工艺中球化退火加热到Ac1以上20-30℃，保温，定时，以一定的冷却速度随炉冷却，使钢中碳化物呈球状，其目的是使钢中的网状二次渗碳体及珠光体中的片状渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削加工性，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易变粗大，冷却时工件的变形和开裂倾向小，为最终的热处理作好组织上的准备；
4)产品表面磷化形成磷酸盐化学转化膜，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜，给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；在金属冷拉伸加工工艺中起减少摩擦润滑使用；
5)本成型工艺中通过优化球化退火工艺以及表面磷化工艺，只采用了一次退化工艺和磷化工艺，从而缩短了工期、降低了成本、稳定了产品的品质。
附图说明
图1为本发明酸洗磷化后的简示图；
图2为本发明拉伸成型过程的简示图；
图中：11-磷酸盐层为，12-金属皂层，13-肥皂层，21-变径拉伸模具，22-圆形工具钢，23-大扭力卷筒，24-六角工具钢。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
一种六角合金工具钢S2的成型工艺，步骤如下：
步骤一：喷砂处理：将原料工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；
步骤二：球化退火处理：将喷砂处理后的工具钢S2送入罩式退火炉中进行球化退火处理，球化退火对工具钢S2进行软化利于后续的拉伸成型；
步骤三：酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；
步骤四：拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成六角合金工具钢S2。本成型工艺中将原料工具钢S2依次通过喷砂处理、球化退火处理、酸洗磷化处理，并最终通过拉拔成型得到六角合金工具钢S2，其中原料工具钢S2中含有特定成分的各元素，且通过优异的冷却控制能力而得到了高品质的S2,再通过优化的球化退火和表面磷化处理，减少了成型工艺的步骤、缩短了工期、降低了成本且达到了节能减碳的效果，从而提升了产品附加价值与国际的竞争力。
在步骤一中，喷砂过程中使用的砂为氧化铝砂或石英砂与水的混合物，氧化铝砂或石英砂与水的体积比为1.5-2.5:6，喷砂机喷头喷砂压力为40-50MPa,喷砂速度为0.4-0.6m/min。
在步骤一中，原料工具钢S2的化学成分组成及质量百分含量包括：C：0.65-0.72％,Si：0.4-1.5％,Mn：0.3-0.8％,P：0.02-0.2％,S：0.0008-0.15％,Cr：0.15-0.45％,Ni：0.10-0.35％,Cu：0-0.25％,Mo：0.2-0.6％,V：0.15-0.3％，其余为铁以及不可避免的杂质元素。
更优地，在步骤一中，原料工具钢S2的化学成分组成及质量百分含量包括：C：0.66-0.7％,Si：1.0-1.2％,Mn：0.4-0.6％,P：0.04-0.15％,S：0.008-0.018％,Cr：0.2-0.4％,Ni：0.12-0.3％,Cu：0-0.25％,Mo：0.4-0.5％,V：0.17-0.25％，其余为铁以及不可避免的杂质元素，碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，具有塑性好、强度、硬度低的特点；碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有塑性好，强度硬度略高于铁素体，无磁性的特点；碳的溶解度过大就会形成渗碳体，而渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性，使合金的塑性和韧性降低；碳对力学性能的影响：碳对钢的硬度、耐磨性、强韧性及淬透性都有影响，它使钢的强度、硬度提高，与合金元素形成碳化物，在正常奥氏体化条件下，碳化物的溶解、扩散均匀化往往不充分，使奥氏体稳定性降低，淬透性变差。碳含量增加，钢的韧性降低，过高的碳含量是不利的，但是碳含量过低,钢的淬硬性差，耐磨性低；
SI硅作为钢中的合金元素,其质量百分含量一般不低于0.4％，以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中,缩小奥氏体相区；提高退火、正火和淬火温度，在亚共析钢中提高淬透性；硅不能形成碳化物，有强烈的促进碳的石墨化作用，在硅含量较高的中碳和高碳钢中，如不含有强碳化物形成元素，易在一定温度条件下发生石墨化；在渗碳中，硅减小渗碳层厚度和碳的浓度；硅对钢液有良好脱氧作用；
SI对钢的力学性能的作用：提高铁素体和奥氏体的硬度和强度其作用较Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等更强；显着提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比，并提高疲劳强度和疲劳比；硅的质量分数超过3％时显着降低钢的塑性和韧性；硅提高韧脆转变温度；硅易使钢中形成带状组织，使横向性能低于纵向性能；
Mn锰是良好的脱氧剂和脱硫剂；锰剧烈降低钢的Ar1和马氏体转变温度(其作用仅次于碳)和钢中相变的速率，提高钢的淬透性，增加残留奥氏体含量；使钢的调质组织均匀、细化，变了渗碳层中碳化物的聚集成块，但增大了高的过热敏感性和回火脆性倾向；锰是弱碳化物形成元素；
Mn锰对钢的力学性能的作用：锰强化铁素体或奥氏体的作用不及碳、磷、硅，在增加强度的同时，对延展性无影响；锰可细化珠光体，显着提高低碳和中碳珠光体钢的强度，使延展性有所降低；通过提高淬透性而提高了调质处理索氏体钢的力学性能；在严格控制热处理工艺、避免过热时的晶粒长大以及回火脆性的前提下，锰不会降低钢的韧性；
P磷，在常规钢种中，磷是一种有害的杂质元素，但是对于耐候钢而言，磷则是一种有用元素，当耐候钢中的磷质量百分含量处于0.04～0.15％之间，P和Cu同时加入钢中，可以使内锈层分带明显，更有利于提高钢的耐蚀性；
S硫，在钢材中能提高钢的切削加工性能，在钢中硫元素加入。硫化物在一定范围内表现出有益作用，从S的质量百分含量从0.0008％增至0.013％～0.018％，可显着随着硫的增加可显着改善疲劳性能；
Cr铬：Cr与Fe形成连续固溶体，缩小奥氏体相区域，铬与碳形成多种碳化物，与碳的亲和力大于铁和锰而低于钨、钼等，Cr与Fe可形成金属间化合物σ相(FeCr)；Cr使珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度减少；减缓奥氏体分解速率，显着提高钢的淬透性，但也增加钢的回火脆性倾向。
Cr铬对钢的力学性能的作用：提高钢的强度和硬度，同时加入其它合金元素时，效果较显着；显着提高钢的韧脆转变温度；在含铬量高的Fe-Cr合金中，若有σ相析出，冲击韧性急剧下降。
Cr铬对钢的物理、化学及工艺性能的作用：提高钢的耐磨性，经研磨，易获得较低的表面粗糙度值；降低钢的电导率，降低电阻温度系数；提高钢的矫顽力和剩余磁感，广泛用于制造永磁钢；铬促使钢的表面形成钝化膜，当有一定含量的Cr时，显着提高钢的耐蚀性(特别是硝酸)；
Ni镍：镍和铁能无限固溶，镍扩大铁的奥氏体区，即升高A4点，降低A3点，是形成和稳定奥氏体的主要合金元素；降低临界转变温度，降低钢中各元素的扩散速率，提高淬透性；降低共析珠光体的碳含量，其作用仅次于氮而强于锰。在降低马氏体转变温度方面的作用为锰的一半；
Ni镍对钢的力学性能的作用：强化铁素体并细化和增多珠光体，提高钢的强度，不显着影响钢的塑性；含镍钢的碳含量可适当降低，因而可使韧性和塑性有所改善；提高钢的疲劳抗力，减小钢对缺口的敏感性；
Cu铜，铜是扩大奥氏体相区的元素，但在铁中的固溶度不大，铜与碳不形成碳化物；铜对临界温度和淬透性的影响以及其固溶强化作用与镍相似，可用来代替一部分镍；
Cu铜对钢的力学性能的作用：提高钢的强度特别是屈强比；随着铜含量的提高，钢的室温冲击韧性略有提高；铜也提高钢的疲劳强度；
Cu对钢的物理、化学及工艺性能的作用：少量的铜加入钢中可以提高低合金结构钢和钢轨钢的抗大气腐蚀性能，与磷配合使用时效果更为显着，铜对钢抗土壤及海水腐蚀性能的改善不显着。铜也能略为提高钢的高温抗氧化性；改善钢液的流动性，对铸造性能有利；
Mo钼：Mo在钢中可固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，是缩小奥氏体相区的元素；当Mo含量较低时，可与碳、铁形成复合的渗碳体；含量较高时可形成钼的特殊碳化物；钼提高钢的淬透性，其作用较铬强，而稍逊于锰；钼提高钢的耐回火性。作为单一合金元素存在时，增加钢的回火脆性；与铬、锰等并存时，钼又降低或抑制因其它元素所导致的回火脆性；
Mo钼对钢的力学性能的作用：钼对铁素体有固溶强化作用，同时也提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度；钼对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用；由于钼使形变强化后软化和回复温度，以及再结晶温度提高，并强烈提高铁素体的蠕变抗力，有效抑制渗碳体在450～600℃下的聚集，促进特殊碳化物的析出，因而成为提高钢的热强性的最有效的合金元素。
V钒，V和Fe形成连续的固溶体，强烈地缩小奥氏体相区；钒和碳、氮、氧都有极强的亲和力，在钢中主要以碳化物或氮化物、氧化物的形态存在；通过控制奥氏体化温度来改变钒在奥氏体中的含量和未溶碳化物的数量以及钢的实际晶粒度，可以调节钢的淬透性；由于钒形成稳定难熔的碳化物，使钢在较高温度时仍保持细晶组织，大大降低钢的过热敏感性。
V钒对钢的力学性能的作用：少量的钒使钢晶粒细化，韧性增大，对低温钢尤为有利；钒量较高导致聚集的碳化物出现时，会降低强度；碳化物在晶内析出会降低室温韧性；适当的处理使碳化物弥散析出时，钒可提高钢的高温持久强度和蠕变抗力；钒的碳化物是金属碳化物中最硬和最耐磨的。弥散分布的钒碳化物提高工具钢的硬度和耐磨性。
V钒对钢的物理、化学及工艺性能的作用在高铁镍合金中加入钒，经适当热处理后可提高磁导率。在永磁钢中加入钒，能提高磁矫顽力；加入足够量的钒，将碳固定于钒碳化物中时，可大大增加钢在高温高压下对氢的稳定性，其强烈作用与Nb、Zr、Ti相似。不锈耐酸钢中，钒可改善抗晶间腐蚀的性能，但作用不及Ti、Nb显着；含钒钢在加工温度较低时显着增加变形抗力；钒可改善钢的焊接性。
通过严格控制合金元素的含量，结合钢厂的低温控制轧延以及冷却控制工序，而得到高品质的工具钢S2。
在步骤二中，所述罩式退火炉包括底座、内罩和加热罩，所述底座包括由下而上依次设置的底板、隔热板、分气盘和承载盘。隔热板为陶瓷纤维棉板隔热板外包覆一层不锈钢板，用于将风机和加热区隔开，延长了风机的使用寿命，分气盘能够促进温度的一致性。
步骤二的具体步骤如下：
二(a)：将装载了工具钢S2的线材架运至底座的承载盘上，盖上内罩，通过液压钳锁住内罩，然后开始充入氮气，装载加热罩；
二(b)：对炉内进行第一阶段的升温，将炉内温度升高至593℃-600℃，并于593℃-600℃保温两个小时，利用N2进行吹扫，N2的吹扫量为75-85m2/h，而将炉中的原有气体全部置换使得炉内的气氛为N2；更佳地，将炉内温度升高至593℃，593℃为脱碳的临界点，利用N2来置换掉炉中的氧气，以保证593℃以上炉内气氛中没有氧化气体的产生，其中N2为高纯度N2，不含有氧气；N2的吹扫量为80m2/h；
二(c)：对炉内进行第二阶段的升温，将炉内温度从593-600℃升至775-780℃，升温的速率为80-90℃/h，升温过程中N2的吹扫量为65-75m2/h,并维持775-780℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为55-65m2/h；此过程中完成奥氏体化，更佳地，将炉内温度从593℃升至775℃，升温的速率为88.5℃/h，升温过程中N2的吹扫量为70m2/h,并维持775℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为60m2/h；
二(d)：开始降温，以25-35℃/h的速度降温至180℃-220℃，降温过程中N2的吹扫量为25-35m2/h，且在630℃-680℃左右掀加热罩并关氮气，在180℃-220℃左右掀内罩；更佳地，以30℃/h的速度降温至200℃，降温过程中N2的吹扫量为30m2/h，且在650℃左右掀加热罩并关氮气，在200℃左右掀内罩，降温过程产生球化组织，保证钢材延伸性、均匀性以及保证成品的机械强度；
二(e)：将球化好的工具钢S2吊出并放于冷却区冷却后出线。
步骤三中酸洗磷化处理的工艺如下：
三(a)：除锈脱酸：将球化退火后的工具钢S2放入盐酸池中除锈后，利用高压水枪冲洗，再放入清水池中的去除残留的盐酸；
三(b)：除水锈：将工具钢S2浸泡在草酸池中，去除水锈；
三(c)：磷化：将工具钢S2浸泡在磷化池中，利用磷酸盐使卷线表面披覆磷化膜，再利用清水清洗工具钢S2；磷化膜防止生锈且具有润滑作用；
三(d)：润滑干燥：将工具钢S2放入皂化池和热石灰池浸泡一段时间，增加S2表面润滑减少模具损耗，然后通过强力风机将工具钢S2表面吹干。
经过酸洗磷化处理后的工具钢S2表面依次形成磷酸盐层、金属皂层和肥皂层，其中磷酸盐层贴合于工具钢S2，金属皂层位于磷酸盐层和肥皂层之间，所述磷酸盐层的厚度为3-15μm，所述金属皂层的厚度为0.5-2μm，所述肥皂层的厚度为2-3μm。如图1所示，其中磷酸盐层为11，金属皂层为12，肥皂层为13，在工具钢S2表面形成的磷酸盐层、金属皂层和肥皂层起到保护和润滑的作用，有利于后续的拉拔工艺。
步骤四中，通过定制的变径拉伸模具和大扭力卷筒将工具钢S2拉伸成六角工具钢S2成品，如图2所示，将圆形工具钢22通过变径拉伸模具21，同时利用大扭力卷筒23伸缩呈六角工具钢24。在步骤四中，拉拔的速度为25-35m/min，拉伸的工具钢S2直径为8mm左右，拉伸后的六角工具钢S2直径为6.33mm左右。
对原料工具钢S2的化学成分进行的分析，结果见表1；
表1：原料工具钢S2的化学成分一览表
元素 C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo V
含量，％ 0.67 1.08 0.5 0.12 0.01 0.23 0.16 0.04 0.42 0.19
实施例1：
步骤一：喷砂处理：将原料8mm的工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；
步骤二：球化退火处理：
二(a)：将装载了配喷砂处理后的工具钢S2的线材架运至底座的承载盘上，盖上内罩，通过液压钳锁住内罩，然后开始充入氮气，装载加热罩；
二(a)：对炉内进行第一阶段的升温，将炉内温度升高至593℃，并于593℃保温两个小时，利用N2进行吹扫，N2的吹扫量为：80m2/h，而将炉中的原有气体全部置换；
二(c)：对炉内进行第二阶段的升温，将炉内温度从593℃升至775℃，升温的速率为88.5℃/h，升温过程中N2的吹扫量为70m2/h,并维持775℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为60m2/h；
二(d)：开始降温，以30℃/h的速度降温至200℃，降温过程中N2的吹扫量为30m2/h，且在650℃左右掀加热罩并关掉氮气，在200℃左右掀内罩；
二(e)：将球化好的工具钢S2吊出退火炉并放于冷却区冷却后出线。
步骤三：酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；
步骤四：拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成6.33mm的六角合金工具钢S2。
实施例2：
步骤一：喷砂处理：将原料8mm的工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；
步骤二：球化退火处理：
二(a)：将喷砂处理后的工具钢S2送入罩式退火炉中；
二(b)：对炉内进行第一阶段的升温，将炉内温度升高至596℃，并于596℃保温两个小时，利用N2进行吹扫，N2的吹扫量为：75m2/h-85m2/h，而将炉中的原有气体全部置换掉；
二(c)：对炉内进行第二阶段的升温，将炉内温度从596℃升至778℃，升温的速率为85℃/h，升温过程中N2的吹扫量为65m2/h,并维持778℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为55m2/h；
二(d)：开始降温，以25℃/h的速度降温至180℃，降温过程中N2的吹扫量为25m2/h，且在630℃左右掀加热罩并关掉氮气，在180℃左右掀内罩；
二(e)：将球化好的工具钢S2吊出退火炉并放于冷却区冷却后出线；
步骤三：酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；
步骤四：拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成6.33mm的六角合金工具钢S2。
实施例3：
步骤一：喷砂处理：将原料8mm的工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；
步骤二：球化退火处理：
二(a)：将喷砂处理后的工具钢S2送入罩式退火炉中；
二(b)：对炉内进行第一阶段的升温，将炉内温度升高至600℃，并于600℃保温两个小时，利用N2进行吹扫，N2的吹扫量为：85m2/h，而将炉中的原有气体全部置换掉；
二(c)：对炉内进行第二阶段的升温，将炉内温度从600℃升至780℃，升温的速率为90℃/h，升温过程中N2的吹扫量为75m2/h,并维持780℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为65m2/h；
二(d)：开始降温，以35℃/h的速度降温至220℃，降温过程中N2的吹扫量为35m2/h，且在680℃左右掀加热罩并关掉氮气，在220℃左右掀内罩；
二(e)：将球化好的工具钢S2吊出退火炉并放于冷却区冷却后出线；
步骤三：酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；
步骤四：拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成6.33mm的六角合金工具钢S2。
经过实施例1-3处理后的工具钢S2，球化退火组织均匀，球化率＞90％，退火HRB硬度值＜91,HRB硬度值波动＜3，拉拔、冷弯等成型过程均正常，工具疲劳寿命高。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：步骤如下：
步骤一：喷砂处理：将原料工具钢S2进行喷砂处理，喷砂处理用于去除原料工具钢S2表面的氧化层；
步骤二：球化退火处理：将喷砂处理后的工具钢S2送入罩式退火炉中进行球化退火处理，球化退火对工具钢S2进行软化利于后续的拉伸成型；
步骤三：酸洗磷化处理：利用盐酸对球化退火后的工具钢S2进行酸洗，再通过磷酸盐对工具钢S2进行磷化处理，使工具钢S2的表面披覆磷化膜，防止生锈且具有润滑作用；
步骤四：拉拔成型：将酸洗磷化后的工具钢S2拉拔成六角合金工具钢S2；
在步骤二中，所述罩式退火炉包括底座、内罩和加热罩，所述底座包括由下而上依次设置的底板、隔热板、分气盘和承载盘；
步骤二的具体步骤如下：
二(a)：将装载了工具钢S2的线材架运至底座的承载盘上，盖上内罩，通过液压钳锁住内罩，然后开始充入氮气，装载加热罩；
二(b)：对炉内进行第一阶段的升温，将炉内温度升高至593℃-600℃，并于593℃-600℃保温两个小时，利用N2进行吹扫，N2的吹扫量为75-85m2/h，而将炉中的原有气体全部置换使得炉内的气氛为N2；
二(c)：对炉内进行第二阶段的升温，将炉内温度从593-600℃升至775-780℃，升温的速率为80-90℃/h，升温过程中N2的吹扫量为65-75m2/h,并维持775-780℃四个小时，保温过程中N2的吹扫量为55-65m2/h；
二(d)：开始降温，以25-35℃/h的速度降温至180℃-220℃，降温过程中N2的吹扫量为25-35m2/h，且在630℃-680℃掀加热罩并关氮气，在180℃-220℃掀内罩；
二(e)：将球化好的工具钢S2吊出并放于冷却区冷却后出线。
2.根据权利要求1所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：在步骤一中，喷砂过程中使用的砂为氧化铝砂或石英砂与水的混合物，氧化铝砂或石英砂与水的体积比为1.5-2.5:6，喷砂机喷头喷砂压力为40-50MPa,喷砂速度为0.4-0.6m/min。
3.根据权利要求1所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：在步骤一中，原料工具钢S2的化学成分组成及质量百分含量包括：C：0.65-0.72％,Si：0.4-1.5％,Mn：0.3-0.8％,P：0.02-0.2％,S：0.0008-0.15％,Cr：0.15-0.45％,Ni：0.10-0.35％,Cu：0-0.25％,Mo：0.2-0.6％,V：0.15-0.3％，其余为铁以及不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求3所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：在步骤一中，原料工具钢S2的化学成分组成及质量百分含量包括：C：0.66-0.7％,Si：1.0-1.2％,Mn：0.4-0.6％,P：0.04-0.15％,S：0.008-0.018％,Cr：0.2-0.4％,Ni：0.12-0.3％,Cu：0-0.25％,Mo：0.4-0.5％,V：0.17-0.25％，其余为铁以及不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求1所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：步骤三中酸洗磷化处理的工艺如下：
三(a)：除锈脱酸：将球化退火后的工具钢S2放入盐酸池中除锈后，利用高压水枪冲洗，再放入清水池中的去除残留的盐酸；
三(b)：除水锈：将工具钢S2浸泡在草酸池中，去除水锈；
三(c)：磷化：将工具钢S2浸泡在磷化池中，利用磷酸盐使卷线表面披覆磷化膜，再利用清水清洗工具钢S2；
三(d)：润滑干燥：将工具钢S2放入皂化池和热石灰池浸泡一段时间，增加S2表面润滑减少模具损耗，然后通过强力风机将工具钢S2表面吹干。
6.根据权利要求5所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：经过酸洗磷化处理后的工具钢S2表面依次形成磷酸盐层、金属皂层和肥皂层，其中磷酸盐层贴合于工具钢S2，金属皂层位于磷酸盐层和肥皂层之间，所述磷酸盐层的厚度为3-15μm，所述金属皂层的厚度为0.5-2μm，所述肥皂层的厚度为2-3μm。
7.根据权利要求1所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：步骤四中，通过定制的变径拉伸模具和大扭力卷筒将工具钢S2拉伸成六角工具钢S2成品。
8.根据权利要求7所述的六角合金工具钢S2的成型工艺，其特征在于：在步骤四中，拉拔的速度为25-35m/min，拉伸的工具钢S2直径为8mm，拉伸后的六角工具钢S2直径为6.33mm。
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