CN113953420B - 一种球销座用合金钢的锻造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种球销座用合金钢的锻造工艺，所述工艺是将所述合金钢加热锻造以使所述合金钢奥氏体化。本发明提出的一种球销座用合金钢的锻造工艺，其不仅可以满足现有球销座用合金钢所需的高强度优点，而且能确保优异的韧性性能，确保抗疲劳性和耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢技术领域，尤其涉及一种球销座用合金钢的锻造工艺。
背景技术
球销与球销座的配合是机械领域常用的连接部件，在人们的生活中使用得非常广泛。现有技术中的球销座主要包括座体和腹板，座体上设有球销孔，腹板一端与座体相连成一体，球销孔用于连接球销，腹板上设有安装孔用于固定。因此在其使用寿命期间经历大量的负载周期，抗疲劳性能和耐久性在球销座设计和性能中是需要考虑的关键因素。
现有的球销座通常寻找高强度以及耐磨性良好的马氏体系不锈钢、加工硬化型的奥氏体系不锈钢、析出硬化型等的不锈钢来用于球销座以便达到其使用要求，但是通常这类不锈钢是高强度、低韧性，其抗疲劳性和耐久性都不尽如人意。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种球销座用合金钢的锻造工艺，其不仅可以满足现有球销座用合金钢所需的高强度优点，而且能确保优异的韧性性能，确保抗疲劳性和耐久性。
本发明提出一种球销座用合金钢的锻造工艺，所述工艺是将所述合金钢加热锻造以使所述合金钢奥氏体化。
优选地，所述工艺具体包括：将所述合金钢加热至第一温度后进行保温处理，将该保温处理完的合金钢进行锻造，当温度降至低于第二温度后，再将所述合金钢加热至第二温度后进行锻造。
优选地，所述合金钢的化学成分包括：C 0.01-0.1％、Si 0.1-1.5％、Mn 0.2-2.0％、Cr 10-18％、Cu 0.5-1.5％、Mo 0.4-1.3％、N 0.15-0.3％、余量为Fe。
优选地，所述合金钢还包括下述至少一种化学成分：W 0.1-1％、Ni 0.1-1.5％、Ti0.01-0.05％、Nb 0.01-0.05％、Al 0.4-1.3％。
优选地，所述第一温度高于所述合金钢的奥氏体化温度。
优选地，所述第一温度为1000-1150℃，保温时间为0.5-1.5h。
优选地，所述第二温度为800-950℃。
本发明还提出一种球销座用合金钢，其是采用上述锻造工艺得到。
本发明提供的一种球销座用合金钢的锻造工艺中，相比较传统的锻造工艺，后者仅是控制将待处理的合金钢部件加热至高于Fe-C相图的上临界线约30-50℃的温度，但是并不能保证合金部件产生足够稳定的匀质化奥氏体相。而本发明中通过将合金钢的部件加热至高于奥氏体化温度，即通过将合金部件在锻造温度下保持足够时间以使部件的所有部分温度均匀，之后再来锻造，如此保证了合金中奥氏体相能稳定形成。合金钢的奥氏体化不仅能确保合金钢材料的拉伸强度，而且能对外部施压起到塑性形变的作用，因此控制合金钢中形成足够的稳定奥氏体相非常重要。
与此同时，本发明中还控制了合金钢的成分选择，其中，C作为形成奥氏体相的元素，可以通过固溶强化而增强材料强度，Mn作为奥氏体稳定化元素，可以在锻造冷却时进一步平衡奥氏体相；Cr作为铁素体相(α相)的稳定化元素，可以防止低Cr的奥氏体相相变而成马氏体相，确保获取奥氏体相化合金；Cu与Cr以合理的比例混合后，作为强奥氏体形成元素，可以确保合金钢在高于奥氏体化温度下锻造时形成稳定的奥氏体相。本发明中关于合金钢的成分选择，可以实现控制合金奥氏体化后的奥氏体相含量，以便在奥氏体相含量过低时，奥氏体相发生相变，或者奥氏体含量过高时造成加工硬化。
综上可知，本发明所述的球销座用合金钢的锻造工艺，通过优化锻造工艺，并且调整所述合金钢的合金元素种类和含量，以便在合金钢中产生均匀的奥氏体相，以此达到提高对合金组织的均化和残余应力的改善，借以提高材料的抗疲劳极限和耐久性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本发明的范围。
实施例1
一种球销座用合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌以及采用氩气保护浇注；精炼过程中控制化学成分，按照重量百分比计量为：C＝0.03％、Si＝0.8％、Mn＝1.0％、Cr＝15％、Cu＝0.9％、Mo＝1.0％、N＝0.25％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1080℃后保温处理1.0h，完成后将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度降温至650℃后，再次放回高温加热炉中进行加热，升温至880℃，再次对合金钢进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述球销座用合金钢。
实施例2
一种球销座用合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌及采用氩气保护浇注；精炼过程中内控化学成分按照重量百分比计量为：C＝0.03％、Si＝0.8％、Mn＝1.0％、Cr＝15％、Cu＝0.9％、Mo＝1.0％、N＝0.25％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1150℃后保温处理0.5h，完成后将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度降温至700℃后，再次放回高温加热炉中进行加热，升温至800℃，再次对合金钢进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述球销座用合金钢。
实施例3
一种球销座用合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌及采用氩气保护浇注；精炼过程中内控化学成分按照重量百分比计算为：C＝0.03％、Si＝0.8％、Mn＝1.0％、Cr＝15％、Cu＝0.9％、Mo＝1.0％、N＝0.25％、W＝0.5％、Ti＝0.03％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1000℃后保温处理1.5h，完成后将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度降温至600℃后，再次放回高温加热炉中进行加热，升温至950℃，再次对合金钢进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述球销座用合金钢。
实施例4
一种球销座用合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌及采用氩气保护浇注；精炼过程中内控化学成分按照重量百分比计算为：C＝0.01％、Si＝1.5％、Mn＝0.2％、Cr＝18％、Cu＝0.5％、Mo＝1.3％、N＝0.15％、Ni＝0.8％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1080℃后保温处理1.0h，完成后将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度降温至650℃后，再次放回高温加热炉中进行加热，升温至880℃，再次对合金钢进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述球销座用合金钢。
实施例5
一种球销座用合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌及采用氩气保护浇注；精炼过程中内控化学成分按照重量百分比计算为：C＝0.1％、Si＝0.1％、Mn＝2.0％、Cr＝10％、Cu＝1.5％、Mo＝0.4％、N＝0.3％、Nb＝0.03％、Al＝0.8％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1000℃后保温处理1.5h，完成后将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度降温至600℃后，再次放回高温加热炉中进行加热，升温至950℃，再次对合金钢进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述球销座用合金钢。
对比例1
一种合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌及采用氩气保护浇注；精炼过程中内控化学成分按照重量百分比计算为：C＝0.03％、Si＝0.8％、Mn＝1.0％、Cr＝15％、Cu＝0.9％、Mo＝1.0％、N＝0.25％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至950℃后保温处理1.0h，将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述合金钢。
对比例2
一种球销座用合金钢的锻造方法，具体包括：
S1、采用电炉冶炼+真空精炼方式进行精选配料炼钢，精炼过程进行氩气搅拌及采用氩气保护浇注；精炼过程中内控化学成分按照重量百分比计算为：C＝0.03％、Si＝0.8％、Mn＝1％、Cr＝15％、Mo＝0.1％、N＝0.25％、余量为Fe；
S2、将浇铸好的合金钢放置到高温加热炉中进行始锻加热，升温至1080℃后保温处理1.0h，完成后将合金钢放置到锻造机上进行镦粗锻造，当锻件的温度降温至650℃后，再次放回高温加热炉中进行加热，升温至880℃，再次对合金钢进行镦粗锻造，使合金钢锻件的形状逐渐成型，将锻造完成后的合金钢，放入缓冷箱保温缓冷，300℃起出空冷，即得所述球销座用合金钢，即得所述合金钢。
对实施例1-5和对比例1-2的冲击韧性、延伸率、抗拉强度和屈服强度按GB/T 228-2002和GB/T229-1994进行力学性能测试，其测试结果如下表1所示：
表1各实施例1-5和对比例1-2所述合金钢的机械性能测试结果
参照上表可知，在对合金钢进行本发明所述优化锻造工艺之后，其抗拉强度以及冲击韧性等性能得到了有效提升，其有利于高疲劳强度和耐久性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种球销座用合金钢的锻造工艺，其特征在于，所述工艺是将所述合金钢加热锻造以使所述合金钢奥氏体化；
所述工艺具体包括：将所述合金钢加热至第一温度后进行保温处理，将该保温处理完的合金钢进行锻造，当温度降至低于第二温度后，再将所述合金钢加热至第二温度后进行锻造；
所述合金钢的化学成分包括：C 0.01-0.1％、Si 0.1-1.5％、Mn 0.2-2.0％、Cr10-18％、Cu 0.5-1.5％、Mo 0.4-1.3％、N 0.15-0.3％、余量为Fe；
所述合金钢还包括下述至少一种化学成分：W 0.1-1％、Ni 0.1-1.5％、Ti0.01-0.05％、Nb 0.01-0.05％、Al 0.4-1.3％；
所述第一温度为1000-1150℃，保温时间为0.5-1.5h；所述第二温度为800-950℃。
2.根据权利要求1所述球销座用合金钢的锻造工艺，其特征在于，所述第一温度高于所述合金钢的奥氏体化温度。
3.一种球销座用合金钢，其特征在于，其是采用权利要求1或2所述锻造工艺得到。
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