CN114433648B - 一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法 - Google Patents
一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114433648B CN114433648B CN202210129468.5A CN202210129468A CN114433648B CN 114433648 B CN114433648 B CN 114433648B CN 202210129468 A CN202210129468 A CN 202210129468A CN 114433648 B CN114433648 B CN 114433648B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bearing steel
- guide rail
- annealing
- temperature
- carbon chromium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 110
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 16
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 7
- FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N methylidynechromium Chemical group [Cr]#[C] FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 15
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
- B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
- B21C1/18—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes from stock of limited length
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/30—Stress-relieving
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
- C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Child & Adolescent Psychology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，包括以下步骤：预先对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行冷拉拔，冷拉拔的相对变形量为4~7%；球化退火，球化退火的温度不高于790℃；表面剥皮去除表面脱碳层；表面磷皂化处理；三道重拉拔，且三道重拉拔中单次重拉拔的相对变形量均超过15%；三道再结晶退火，再结晶退火的温度不高于680℃；一道轻拉拔，且轻拉拔的相对变形量的6~9.5%；去应力退火，去应力退火的温度不高于550℃。本申请的冷拔加工方法，不仅工艺道次减少，节约了能源，同时高碳铬轴承钢导轨坯料的脱碳层少，高碳铬轴承钢导轨坯料的尺寸精度高、综合性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及高精密机床钢材的加工技术领域，尤其是涉及一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法。
背景技术
导轨是支承和引导运动构件沿着一定轨迹运动的零件，导轨是高精密机床的核心部件之一，导轨的加工工作量占整个机床加工工作量的40％左右，机床的加工精度与导轨的精度有直接的关系。国内高精密机床直线导轨材质通常使用的是GCr15轴承钢。GCr15轴承钢的合金含量较少，球化退火后有良好的切削加工性能，淬火和回火后硬度高而且均匀、耐磨性能和接触疲劳强度高，热加工性能好，价格比较便宜，使得GCr15轴承钢成为应用最广泛的高碳铬轴承钢。
目前，传统的GCr15轴承钢导轨坯料的制坯方式的主要有热轧方式和冷轧制成型方式。其中，热轧方式通过热轧或热锻成导轨的毛坯料，再经过球化退火后，采用精工加工生产工艺方式进行加工精密机床导轨。但热轧方式存在以下缺点：GCr15轴承钢导轨坯料在球化退火需要在790～800℃保温10h，时间长、温度高，能耗浪费严重；同时，为了保证导轨的表面脱碳层小，不影响后期的淬火处理，因此坯料预留加工余量大，精加工时的切削量大，浪费金属材料，加工费用大。采用冷轧制成型，再经过轻拉拔的生产方式进行导轨生产，同样存在着一定的缺陷：1)GCr15轴承钢导轨坯料在球化退火也需要在790～800℃保温10小时，温度高、时间长，能耗浪费严重；2)需要多组冷轧辊孔型，需要对材料进行多道次的轧制成型制坯，然后再经过冷拉成型，不仅轧辊制造成本高，且在轧制过程中需要多道次的退火热处理，造成能源的浪费，生产周期较长。
因此，本申请亟需研发一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，用于替代传统的GCr15轴承钢导轨坯料的制坯方式。
发明内容
为了降低高精密机床直线导轨坯料制作过程中存在的球化退火能量消耗和轧辊制造成本，缩短高精密机床直线导轨坯料生产周期，减小脱碳层深度，本申请提供一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法。
第一方面，本申请提供一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，采用如下技术方案实现：
一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，包括以下步骤：
预先对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行冷拉拔，冷拉拔的相对变形量为4～7％；
球化退火，球化退火的温度不高于790℃；
表面剥皮去除表面脱碳层；
表面磷皂化处理；
三道重拉拔，且三道重拉拔中单次重拉拔的相对变形量均超过15％；
三道再结晶退火，再结晶退火的温度不高于680℃；
一道轻拉拔，且轻拉拔的相对变形量的6～9.5％；
去应力退火，去应力退火的温度不高于550℃。
传统的球化退火工艺是对GCr15轴承钢直接进行退火，球化退火温度在790～810℃、保温时间为5-8h，能耗浪费严重，生产周期长，且在790～810℃下脱碳倾向比较大，很难保证高球化率的同时降低脱碳层深度。本申请预先对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行相对变形量为4～7％的冷拉拔，金属在冷变形过程中金属的晶粒发生了位错与滑移，使金属的内能得到提高，可以使用不高于790℃的球化退火温度对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒材料进行退火，不仅大大降低了能耗，节约了时间，而且降低了脱碳层深度。本申请球化退火处理可以提高球化率，能降低GCr15轴承钢的硬度，GCr15轴承钢经球化退火后具有优良的塑性特性，有利于后续工序的进行。
传统的GCr15轴承钢导轨生产在冷拔变形过程中，一般冷拔变形总的相对变形量都控制在40％以下，经过多道次轧制拉拔成型，需要6～7道冷拔变形和6～7道再结晶退火步骤，生产道次多，成本高。且6～7道再结晶退火的温度一般在670～690℃，能耗高，6～7道再结晶退火会增加高碳铬轴承钢导轨坯料的表面脱碳层，影响导轨坯料的综合性能。本申请通过三道重拉拔和一道轻拉拔，实现总的相对变形量明显超过40％，冷拉后加工硬化所需要的再结晶温度较低，可以使三道再结晶退火的温度不高于680℃，具有明显的降低能耗的作用；同时，单次重拉拔的相对变形量均超过15％，GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒在拉拔变形延伸过程中表面的脱碳层随着延伸变薄，高碳铬轴承钢导轨坯料表面的脱碳层大大减小，进一步提升了高碳铬轴承钢导轨坯料的质量。高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法可以生产出尺寸精度高、综合性能良好的高碳铬轴承钢导轨坯料。
本申请提供的高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，与传统的生产工艺相比，不需要经过热轧成型或冷轧成型后再冷拉加工，而是使用圆钢直接进行导轨的拉拔生产，不仅工艺道次减少，大大节约生产成本，而且大变形量降低了再结晶退火温度，节约了能源，同时高碳铬轴承钢导轨坯料的脱碳层更少，高碳铬轴承钢导轨坯料的尺寸精度高、综合性能良好。
优选的，所述三道重拉拔包括第一道重拉拔、第二道重拉拔和第三道重拉拔；所述第一道重拉拔的相对变形量为17～19％，所述第二道重拉拔的相对变形量为20～22％，所述第三道重拉拔的相对变形量为16～18％。
本申请控制三道重拉拔的相对变形量，有利于提高GCr15轴承钢导轨坯料的尺寸精度。且第一道拉拔、第二道拉拔和第三道拉拔后GCr15轴承钢材料的变形量较高，能降低再结晶温度，从而显著降低能量消耗。
优选的，所述轻拉拔可形成高碳铬轴承钢导轨坯料成品；所述高碳铬轴承钢导轨坯料成品的尺寸精度为0～0.05mm。
优选的，所述三道再结晶退火包括第一道再结晶退火、第二道再结晶退火和第三道再结晶退火；所述第一道再结晶退火的温度为670～680℃、保温时间为5～6h；所述第二道再结晶退火的温度为665～675℃、保温时间为5～6h；所述第三道再结晶退火的温度为605～625℃、保温时间为5～6h。
第一道再结晶退火、第二道再结晶退火和第三道再结晶退火分别有效缓解了GCr15轴承钢在第一道拉拔、第二道拉拔和第三道拉拔过程产生的加工硬化现象，恢复塑性性能。同时第一道再结晶退火的温度为670～680℃、第二道再结晶退火的温度为665～675℃、第三道再结晶退火的温度为605～625℃，明显低于传统工艺中再结晶退火的温度，显著降低了能量消耗。
优选的，所述球化退火的温度为775～790℃、保温时间为6～8h。
本申请的球化退火的温度低于传统方法中的球化退火温度，显著降低了能量消耗。同时本申请较低的球化退火温度能降低高温下脱碳层增加的倾向，能实现高球化率的同时减少脱碳层增加的倾向。
优选的，所述球化退火的球化率为95～100％。
优选的，所述球化退火后的脱碳层深度不超过0.25mm。
优选的，所述第一道拉拔、第二道拉拔、第三道拉拔以及轻拉拔操作之前均需要进行一次表面磷化-皂化处理。
第一道重拉拔、第二道重拉拔、第三道重拉拔以及轻拉拔操作之前均需要进行一次表面磷化-皂化处理可以增加GCr15轴承钢材料的润滑性能，提高GCr15轴承钢导轨坯料的使用寿命。
优选的，所述表面磷化-皂化处理的步骤包括：
S1、加入磷化液进行处理；所述磷化液的组成为磷化剂HWJ-342、磷化剂WX-F3102和去离子按质量比(0.2～0.4):1:20的混合液；
S2、将磷化处理后的工件放入皂化处理液；所述皂化处理液的组成为JF-L61皂化液、DRK-3010皂化油和去离子水按质量比1:(0.1～0.15):10的混合液。
本申请采用磷化剂HWJ-342和磷化剂WX-F3102复配，可以显著提高工件的塑形，降低第一道重拉拔、第二道重拉拔、第三道重拉拔以及轻拉拔操作之前工件的加工应力，不仅增强了工件的使用寿命，降低了工件的硬度，还能降低脱碳层深度。
本申请采用JF-L61皂化液和DRK-3010皂化油复配，可再产品表层形成更致密的皂化膜层，提高拉拔的耐受性，更利于拉拔进行，降低了脱碳层深度，损耗小，提高了工件的使用寿命。
优选的，所述高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，包括以下步骤：
S1、预先对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行冷拉拔，冷拉拔的相对变形量为3～8％；
S2、球化退火，球化退火的温度为775～790℃、保温时间为6～8h；
S3、表面剥皮去除表面脱碳层；
S4、第一次表面磷皂化处理；
S5、第一道重拉拔完成17～19％的相对变形量；
S6、第一道再结晶退火，第一道再结晶退火的温度为670～680℃，保温时间为5～6h；
S7、第二次表面磷皂化处理；
S8、第二道重拉拔完成20～22％的相对变形量；
S9、第二道再结晶退火，第二道再结晶退火的温度为665～675℃、保温时间为5～6h；
S10、第三次表面磷皂化处理；
S11、第三道重拉拔完成16～18％的相对变形量；
S12、第三道再结晶退火，第三道再结晶退火的温度为605～625℃、保温时间为5～6h；
S13、第四次表面磷皂化处理；
S14、轻拉拔完成6～9.5％的相对变形量；
S15、去应力退火，去应力退火的温度为520～550℃、保温4～6h；
S16、定尺切断；
S17、矫直、矫扭；
S18、防锈、包装。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请提供的高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，不需要经过热轧成型或冷轧成型后再冷拉加工，而是使用圆钢直接进行导轨的拉拔生产，不仅工艺道次减少，大大节约生产成本，而且大变形量降低了再结晶退火温度，节约了能源，同时高碳铬轴承钢导轨坯料的脱碳层更少，高碳铬轴承钢导轨坯料的尺寸精度高、综合性能良好。
2、本申请预先对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行相对变形量为4～7％的冷拉拔，可以使用不高于790℃的球化退火温度对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒材料进行退火，不仅大大降低了能耗，节约了时间，而且降低了脱碳层深度。
3、本申请通过控制三道重拉拔中单次重拉拔的相对变形量超过15％，高碳铬轴承钢导轨坯料表面的脱碳层减小，进一步提升了高碳铬轴承钢导轨坯料的质量。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1-16提供了一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，以下以实施例1为例进行说明。
实施例1提供的高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其步骤为：
S1、选取GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒(材质GCr15，规格为φ42，横截面积为1384.74mm2、长度为6000mm)，在常温下，利用轧机对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行一道冷拉拔作业，将其拉拔成横截面积为1315.503mm2、长度为6315.79mm，得预先冷拉拔处理的GCr15轴承钢；
S2、将S1步骤预先冷拉拔处理的GCr15轴承钢放入退火炉中在775℃保持8h，后降温至室温，得球化退火处理的GCr15轴承钢；
S3、将S2步骤球化退火处理的GCr15轴承钢进行酸洗/抛丸，去除表面的总脱碳层，使脱碳层深度为零，得去除表面脱碳层的GCr15轴承钢；在去除表面脱碳层的GCr15轴承钢表面涂敷GardacidP4309 chemetall润滑剂(涂敷量为2mg/mm2)，得表面剥皮处理的GCr15轴承钢；
S4、将S3步骤表面剥皮处理的GCr15轴承钢进行第一次表面磷皂化处理；
第一次表面磷皂化处理的步骤为：
S41、将S3步骤表面剥皮处理的GCr15轴承钢放入磷化液中，浸泡2min，得磷化处理后的工件；所述磷化液的组成为磷化剂WX-F3102和去离子按质量比按质量比1:20的混合液；
S42、将S41步骤磷化处理后的工件放入皂化处理液中，浸泡3min，得第一次表面磷皂化处理后的工件；所述皂化处理液的组成为JF-L61皂化液和去离子水按质量比1:10的混合液；
S5、对S4步骤第一次表面磷皂化处理后的工件进行第一道重拉拔作业，将其压制成横截面积为1066.06mm2、长度为7793.58mm，得第一道重拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品；
S6、将S5步骤第一道重拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品放入辊底式退火炉，在670℃保温6h，后降温至室温，得第一道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品；
S7、将S6步骤第一道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品进行第二次表面磷皂化处理；
第二次表面磷皂化处理的步骤为：
S71、将S6步骤第一道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品放入磷化液中，浸泡2min，得磷化处理后的工件；所述磷化液的组成为磷化剂WX-F3102和去离子按质量比按质量比1:20的混合液；
S72、将S71步骤磷化处理后的工件放入皂化处理液中，浸泡3min，得第二次表面磷皂化处理后的工件；所述皂化处理液的组成为JF-L61皂化液和去离子水按质量比1:10的混合液；
S8、对S7步骤第二次表面磷皂化处理后的工件进行第二道重拉拔作业，将其压制成横截面积为842.19mm2、长度为9865.26mm，得第二道重拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品；
S9、将S8步骤第二道重拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品放入辊底式退火炉，在665℃保温6h，后降温至室温，得第二道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品；S10、将S9步骤第二道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品进行第三次表面磷皂化处理；
第三次表面磷皂化处理的步骤为：
S101、将S9步骤第二道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品放入磷化液中，浸泡2min，得磷化处理后的工件；所述磷化液的组成为磷化剂WX-F3102和去离子按质量比按质量比1:20的混合液；
S102、将S101步骤磷化处理后的工件放入皂化处理液中，浸泡3min，得第三次表面磷皂化处理后的工件；所述皂化处理液的组成为JF-L61皂化液和去离子水按质量比1:10的混合液；
S11、对S10步骤第三次表面磷皂化处理后的工件进行第三道重拉拔作业，将其压制成横截面积为707.436mm2、长度为11744.42mm，得第三道重拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品；
S12、将S11步骤第三道重拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品放入辊底式退火炉，在605℃保温6h，后降温至室温，得第三道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品；S13、将S12步骤第三道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品进行第四次表面磷皂化处理；
第四次表面磷皂化处理的步骤为：
S131、将S12步骤第三道再结晶退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料半成品放入磷化液中，浸泡2min，得磷化处理后的工件；所述磷化液的组成为磷化剂WX-F3102和去离子按质量比按质量比1:20的混合液；
S132、将S131步骤磷化处理后的工件放入皂化处理液中，浸泡3min，得第四次表面磷皂化处理后的工件；所述皂化处理液的组成为JF-L61皂化液和去离子水按质量比1:10的混合液；
S14、对S13步骤第四次表面磷皂化处理后的工件进行一道轻拉拔作业，将其压制成横截面积为664.99mm2、长度为12494.06mm，得轻拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料；
S15、将S14步骤轻拉拔处理的GCr15轴承钢导轨坯料放入辊底式退火炉，在520℃保温6h，降温至室温，得应力退火处理的GCr15轴承钢导轨坯料；
S16、定尺切断；
S17、矫直、矫扭：使用型钢矫扭机对GCr15轴承钢导轨坯料进行矫扭处理；使用矫直机对GCr15轴承钢导轨坯料进行矫直处理；
S18、防锈、包装。
实施例2-3，与实施例1不同之处在于，S1步骤预先冷拉拔的相对变形量、S5步骤第一道重拉拔的相对变形量、S8步骤第二道重拉拔的相对变形量、S11步骤第三道重拉拔的相对变形量、S14步骤轻拉拔的相对变形量不同，具体见表1。
表1实施例1-3各步拉拔
注：相对变形量都是用每道次拉拔前的横截面积与拉拔后的横截面积的差去除以拉拔前的横截面积。
实施例4，与实施例1不同之处在于，GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒的规格为φ35，横截面积为961.625mm2、长度为6000mm；各步拉拔后的结果见表1。
实施例5-7，与实施例1不同之处在于，S2步骤球化退火的温度和保温时间不同，具体见表2。
表2S2步骤球化退火的温度和保温时间的影响
| 实施例1 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 温度 | 775℃ | 790℃ | 780℃ | 765℃ |
| 保温时间 | 8h | 6h | 7h | 8h |
| 球化率 | 100％ | 95～98％ | 95～98％ | 70～80％ |
| 硬度 | 198HB | 201HB | 203HB | 211.5HB |
| 脱碳层深度 | 0.05～0.10mm | 0.15～0.25mm | 0.10～0.20mm | ≤0.05mm |
由表2可知，实施例1球化退火的温度和保温时间对应的球化率较好，硬度较低，且脱碳层深度较低。
实施例8，与实施例1不同之处在于，S6步骤第一道再结晶退火的温度为680℃，保温时间为5h。670℃保温6h
实施例9，与实施例1不同之处在于，S9步骤第二道再结晶退火的温度为675℃，保温时间为5h。665℃保温6h
实施例10，与实施例1不同之处在于，S12步骤第三道再结晶退火的温度为625℃，保温时间为5h。605℃保温6h
实施例11，与实施例1不同之处在于，S15步骤去应力退火的温度为550℃，保温时间为4h。
520℃保温6h
其中，实施例1、8-11硬度和脱碳层深度见表3。
表3实施例1、8-11硬度和脱碳层深度
由表3可知，本申请三道再结晶退火和去应力退火的温度较低、时间较短，不仅能明显降低能耗，还能降低脱碳层深度，且硬度合适。
实施例12，与实施例1不同之处在于，磷化液的组成为磷化剂HWJ-342、磷化剂WX-F3102和去离子按质量比0.2:1:20的混合液。
实施例13，与实施例1不同之处在于，磷化液的组成为磷化剂HWJ-342、磷化剂WX-F3102和去离子按质量比0.4:1:20的混合液。
实施例14，与实施例1不同之处在于，磷化液的组成为磷化剂HWJ-342和去离子按质量比1:20的混合液。
其中，实施例1、12-14硬度和脱碳层深度见表4。
表4实施例1、12-14硬度和脱碳层深度
由表4可知，本申请采用磷化剂HWJ-342和磷化剂WX-F3102复配，可以显著降低脱碳层深度，且硬度合适。
实施例15，与实施例1不同之处在于，皂化处理液的组成为JF-L61皂化液、DRK-3010皂化油和去离子水按质量比1:0.1:10的混合液。
实施例16，与实施例1不同之处在于，皂化处理液的组成为JF-L61皂化液、DRK-3010皂化油和去离子水按质量比1:0.15:10的混合液。
实施例17，与实施例1不同之处在于，皂化处理液的组成为DRK-3010皂化油和去离子水按质量比0.15:10的混合液。
其中，实施例1、15-17硬度和脱碳层深度见表5。
表5实施例1、15-17脱碳层深度
由表5可知，本申请采用JF-L61皂化液和DRK-3010皂化油复配，可以显著降低脱碳层深度。
对比例
对比例1，与实施例1不同之处在于，无S1步骤预先冷拉拔作业，且球化退火温度为810℃，球化退火保温时间为5h。
对比例2，与实施例1不同之处在于，无S1步骤预先冷拉拔作业，且球化退火温度为790℃，球化退火保温时间为8h。
其中，对比例1-2球化率、硬度和脱碳层深度见表6。
表6对比例1-2球化率、硬度和脱碳层深度
| 对比例1 | 对比例2 | |
| 球化率 | 85％～90％ | 85～90％ |
| 硬度 | 197～207HB | 197～207HB |
| 脱碳层深度 | 0.3～0.5mm | 0.25～0.45mm |
结合表3和表6可知，本申请S1步骤预先冷拉拔作业，提高了球化率，显著降低了脱碳层深度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其特征在于，不需要经过热轧成型或冷轧成型后再冷拉加工，而是使用圆钢直接进行导轨的拉拔生产，包括以下步骤：
预先对GCr15轴承钢热轧圆钢钢棒进行冷拉拔，冷拉拔的相对变形量为4～7％；
球化退火，球化退火的温度不高于790℃；
表面剥皮去除表面脱碳层；
表面磷皂化处理；
三道重拉拔，且三道重拉拔中单次重拉拔的相对变形量均超过15％；所述三道重拉拔包括第一道重拉拔、第二道重拉拔和第三道重拉拔；所述第一道重拉拔的相对变形量为17～19％，所述第二道重拉拔的相对变形量为20～22％，所述第三道重拉拔的相对变形量为16～18％；
三道再结晶退火，再结晶退火的温度不高于680℃；三道再结晶退火包括第一道再结晶退火、第二道再结晶退火和第三道再结晶退火；所述第一道再结晶退火的温度为670～680℃、保温时间为5～6h；所述第二道再结晶退火的温度为665～675℃、保温时间为5～6h；所述第三道再结晶退火的温度为605～625℃、保温时间为5～6h；
一道轻拉拔，且轻拉拔的相对变形量的6～9.5％；轻拉拔可形成高碳铬轴承钢导轨坯料成品；所述高碳铬轴承钢导轨坯料成品的尺寸精度为0～0.05mm；
去应力退火，去应力退火的温度不高于550℃。
2.根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其特征在于，所述球化退火的温度为775～790℃、保温时间为6～8h。
3.根据权利要求2所述的一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其特征在于，所述球化退火的球化率为95～100％。
4.根据权利要求2所述的一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其特征在于，所述球化退火后的脱碳层深度不超过0.25mm。
5.根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其特征在于，所述第一道重拉拔、第二道重拉拔、第三道重拉拔以及轻拉拔操作之前均需要进行一次表面磷化-皂化处理。
6.根据权利要求5所述的一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法，其特征在于，所述表面磷化-皂化处理的步骤包括：
S1、加入磷化液进行处理；所述磷化液的组成为磷化剂HWJ-342、磷化剂WX-F3102和去离子按质量比(0.2～0.4):1:20的混合液；
S2、将磷化处理后的工件放入皂化处理液；所述皂化处理液的组成为JF-L61皂化液、DRK-3010皂化油和去离子水按质量比1:(0.1～0.15):10的混合液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210129468.5A CN114433648B (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210129468.5A CN114433648B (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114433648A CN114433648A (zh) | 2022-05-06 |
| CN114433648B true CN114433648B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=81372404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210129468.5A Active CN114433648B (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114433648B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115449806B (zh) * | 2022-11-08 | 2023-04-25 | 凯明(常州)新材料科技有限公司 | 一种提高弹簧钢显微组织均匀性的生产工艺 |
| CN115608800B (zh) * | 2022-12-19 | 2023-04-07 | 石家庄煜工精密科技有限公司 | 轴承钢轨道胚料加工工艺 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0810825A (ja) * | 1994-06-27 | 1996-01-16 | Daido Steel Co Ltd | 高炭素クロム軸受鋼冷間引抜加工線材の製造方法 |
| JP2001003117A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Honda Motor Co Ltd | クランク軸の製造方法 |
| CN1383940A (zh) * | 2001-05-09 | 2002-12-11 | 大连金牛股份有限公司 | 直接拉拔用高碳铬轴承钢线材及制造方法 |
| CN102337462A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-02-01 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种GCr15轴承钢管的生产方法 |
| CN105215626A (zh) * | 2014-05-28 | 2016-01-06 | 宝钢特钢有限公司 | 适用于微型轴承套圈切削件的铬轴承钢冷拔材及其制造方法 |
-
2022
- 2022-02-11 CN CN202210129468.5A patent/CN114433648B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0810825A (ja) * | 1994-06-27 | 1996-01-16 | Daido Steel Co Ltd | 高炭素クロム軸受鋼冷間引抜加工線材の製造方法 |
| JP2001003117A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Honda Motor Co Ltd | クランク軸の製造方法 |
| CN1383940A (zh) * | 2001-05-09 | 2002-12-11 | 大连金牛股份有限公司 | 直接拉拔用高碳铬轴承钢线材及制造方法 |
| CN102337462A (zh) * | 2011-10-28 | 2012-02-01 | 武汉钢铁(集团)公司 | 一种GCr15轴承钢管的生产方法 |
| CN105215626A (zh) * | 2014-05-28 | 2016-01-06 | 宝钢特钢有限公司 | 适用于微型轴承套圈切削件的铬轴承钢冷拔材及其制造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 轴承滚动体材料新生产工艺的研究;冯晓凌;杨琴;徐文清;王静;黄青武;吴润;;武汉科技大学学报(自然科学版);20070228(第01期);29-32 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114433648A (zh) | 2022-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114433648B (zh) | 一种高碳铬轴承钢导轨坯料的冷拔加工方法 | |
| CN109355561B (zh) | 铝箔轧机工作辊及其制造方法 | |
| CN113399456A (zh) | 一种超薄规格65Mn冷轧宽钢带及其制造方法 | |
| US5181970A (en) | Process for production of stainless steel thin strip and sheet having superior surface gloss and high rusting resistance | |
| CN104551669A (zh) | 一种冷轧高精度无缝钢管的制造方法 | |
| CN105734403B (zh) | 一种锯片钢用热轧卷板及其生产方法 | |
| CN110904392A (zh) | 一种超低碳抗压薄规格电池外壳用冷轧板及生产方法 | |
| CN113621773A (zh) | 一种sk85碳素工具钢 | |
| CN101905407A (zh) | 连轧管机轧制用大直径芯棒生产工艺 | |
| JP4500246B2 (ja) | 機械構造部材用鋼管およびその製造方法 | |
| EP3406361B1 (en) | Titanium plate | |
| CN112090981A (zh) | S690q材料强化升级的方法 | |
| CN112981084B (zh) | 全硬化工作辊的热处理方法 | |
| CN112981083A (zh) | 全硬化拉矫辊的热处理方法 | |
| CN112981082A (zh) | 全硬化拉矫辊的热处理方法及全硬化拉矫辊 | |
| CN112893489A (zh) | 一种消除20MnCr5钢轧态混晶组织的轧制工艺 | |
| CN112077141B (zh) | 钢片弹簧加工工艺及钢片弹簧 | |
| CN115582678B (zh) | 一种重型万向节十字轴的制作方法 | |
| JP3970678B2 (ja) | 表面処理工具 | |
| CN114410947B (zh) | 一种铁路机车用渗碳从动齿轮毛坯高效热处理工艺 | |
| CN113862569B (zh) | 一种具有低摩擦系数且疲劳特性优异的汽车空心稳定杆用钢及其生产方法 | |
| CN114769336B (zh) | 一种抑制取向硅钢冷轧边裂的轧制方法 | |
| CN115786668A (zh) | 一种中碳高合金工具钢的加工工艺 | |
| CN116024405A (zh) | 一种碳素工具钢的加工工艺 | |
| CN113637831A (zh) | 一种saph440高强结构钢的加工工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |