一種用於速滑冰刀的碳鋼工件的製作方法
2023-06-17 21:59:31 1
一種用於速滑冰刀的碳鋼工件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於速滑冰刀的碳鋼工件及其生產方法，把Tc、V、Zn、Zr以及稀土元素作為有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳鋼中，錳和釩元素保證了碳鋼具有良好的強度和硬度；同時，通過熱鍛壓和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細化了碳鋼組織，進一步增強了碳鋼強度，並使碳鋼在實際應用中保持了良好的力學性能。
【專利說明】一種用於速滑冰刀的碳鋼工件
【技術領域】
[0001]本發明涉及速滑冰刀用碳鋼材料領域，具體的說，是涉及一種用於速滑冰刀的碳鋼工件及其生產方法。
【背景技術】
[0002]滑冰是人們普遍喜愛的健身活動，對於那些滑冰愛好者來說，能擁有一雙得心應手的滑冰鞋無疑為冰上運動錦上添花。一雙滑冰鞋的好壞，關鍵取決於冰刀。目前人們通常使用的滑冰刀分兩種類型:一種是以刀刃較長為特點的速滑刀，一種是以刀刃較短縱向曲度大，運動起來靈活自如的球刀。速滑冰刀用鋼材的內在質量決定了冰刀的使用性能和壽命。80年代初生物力學研究者，產生了想藉助於冰刀，來提高速度滑冰成績的構想。1985年在荷蘭格瑞特教授的帶領下，一群科學家們製造了第一雙帶鉸鏈的冰刀模型。這項研究一直持續到90年代中期。在冬奧會前一年的1996-1997年賽季裡，荷蘭國家隊的3名女運動員冒著風險使用了科學家通過對鋼材改進而研製出的新型冰刀，結果是荷蘭選手湯尼使用這種冰刀在歐洲速滑錦標賽上一舉奪得了第一枚金牌。事實充分說明對冰刀鋼材的性能改進後，能夠給滑冰運動帶來更多的樂趣。
[0003]目前，根據速滑冰刀的使用需要，對其鋼材提出了高耐磨性、硬度較高、耐衝擊和抗彎等性能要求。現有技術中，對速滑冰刀用碳鋼工件的加工方法主要包括淬火、回火、滲碳等常規工藝步驟。然而，現有技術中的方法或多或少都存在一些不足。
【發明內容】
[0004]為了解決提高速滑冰刀的使用性能，本發明提供了一種用於速滑冰刀的碳鋼工件及其生產方法，該方法能夠獲得具有高硬度和良好複合性能的速滑冰刀用碳鋼。
[0005]本發明採用的技術方案是:所述用於速滑冰刀的碳鋼工件的生產方法包括以下步驟:冶煉坯料、軋制、退火、熱鍛壓、磨平、深冷處理、整平，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件。在冶煉坯料步驟中，所述坯料的成分按重量百分比計為:0.23%~0.32%的C，0.08%~0.12%的 Si，1.00%~1.25% 的 Tc，1.20%~1.50%的。6，0.80%~1.00%的Zn，0.05%~0.10% 的 Al，0.08%~0.10% 的 V，不大於 0.001% 的 S，不大於 0.001% 的 P，不大於0.10%的Mg，不大於0.10%的Mo，餘量為鐵和不可避免的雜質。
[0006]所述碳鋼工件生產方法的步驟具體為:
[0007]a、冶煉坯料；
[0008]b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1050~1080°C，進行熱軋，並在600~650°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗後冷軋成冷軋鋼板；
[0009]C、退火，將所述冷軋鋼板以50~60°C / h的升溫速度加熱至820°C~860°C，保溫，然後空冷至250~300°C，接著，再以60~80°C / h的升溫速度加熱模套至450°C~500°C，保溫，然後油冷至250~300°C，然後空冷至室溫；
[0010]d、熱鍛壓，將退火後的鋼板加熱至不低於600°C的條件下，進行墩粗、拔長操作不少於4次，並且每次墩粗、拔長的鍛造比>4，之後再進行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；
[0011]e、磨平，將所述熱鍛壓工件進行表面粗磨、精磨；
[0012]f、深冷處理，將所述磨平加工後的工件進行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3~4小時；
[0013]g、整平，將所述深冷處理後的工件，通過精研磨再次進行平整處理，去毛刺，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件。
[0014]所述坯料的成分還含有0.005%~0.01%的La，0.001%~0.01%的Co，0.01%~
0.02% 的 Zr,0.001%~0.003% 的 Ag。
[0015]所述最終獲得的用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為64~68HRC。
[0016]本發明的優點是:本發明提出了把Tc、V、Zn、Zr以及稀土元素作為有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳鋼中的新思路，錳和釩元素保證了碳鋼具有良好的強度和硬度；同時，通過熱鍛壓和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細化了碳鋼組織，進一步增強了碳鋼強度，並使碳鋼在實際應用中保持了良好的力學性能。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例和對比例對本發明進一步詳細說明。
[0018]實施例1:
[0019]用於速滑冰刀的碳鋼工件的生產方法包括以下步驟:a、冶煉坯料，所述坯料的成分按重量百分比計為:0.25%的C，0.08%的Si，1.00%的Tc，1.20 %的Ce，0.80%的Zn，
0.05%的六1，0.08%%的V，不大於0.001%的S，不大於0.001%的P，不大於0.10%的Mg，不大於 0.10 % 的 Mo，0.005 % La, 0.001% 的 Co，0.02% 的 Zr, 0.003% 的 Ag,餘量為鐵和不可避免的雜質。b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1080°C，進行熱軋，並在650°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗後冷軋成冷軋鋼板；c、退火，將所述冷軋鋼板以50°C / h的升溫速度加熱至820°C，保溫，然後空冷至300°C，接著，再以80°C/h的升溫速度加熱模套至500°C，保溫，然後油冷至300°C，然後空冷至室溫；d、熱鍛壓，將退火後的鋼板加熱至不低於600°C的條件下，進行墩粗、拔長操作不少於4次，並且每次墩粗、拔長的鍛造比>4，之後再進行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；e、磨平，將所述熱鍛壓工件進行表面粗磨、精磨；f、深冷處理，將所述磨平加工後的工件進行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫4小時；g、整平，將所述深冷處理後的工件，通過精研磨再次進行平整處理，去毛刺，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為64HRC。
[0020]實施例2:
[0021]用於速滑冰刀的碳鋼工件的生產方法包括以下步驟:a、冶煉坯料，所述坯料的成分按重量百分比計為:0.28%的C，0.09%的Si，1.25%的Tc，1.20%的Ce，0.90%的Zn，
0.10%的六1，0.90%的V，不 大於0.001%的S，不大於0.001%的P，不大於0.10%的Mg，不大於0.10%的舭，0.01%的La，0.01%的Co，0.02%的Zr,0.001 %的Ag，餘量為鐵和不可避免的雜質。b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1080°C，進行熱軋，並在600°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗後冷軋成冷軋鋼板；c、退火，將所述冷軋鋼板以60°C / h的升溫速度加熱至850°C，保溫，然後空冷至280°C，接著，再以70°C / h的升溫速度加熱模套至480°C，保溫，然後油冷至280°C，然後空冷至室溫；d、熱鍛壓，將退火後的鋼板加熱至不低於600°C的條件下，進行墩粗、拔長操作不少於4次，並且每次墩粗、拔長的鍛造比>4，之後再進行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；e、磨平，將所述熱鍛壓工件進行表面粗磨、精磨；f、深冷處理，將所述磨平加工後的工件進行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3小時；g、整平，將所述深冷處理後的工件，通過精研磨再次進行平整處理，去毛刺，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為65HRC。
[0022]實施例3:
[0023]用於速滑冰刀的碳鋼工件的生產方法包括以下步驟:a、冶煉坯料；，所述坯料的成分按重量百分比計為:0.32_C，0.12%的 Si，1.05%的 Tc，1.50_Ce，0.90%的 Zn，
0.08%的六1，0.10%的V，不大於0.001%的S，不大於0.001%的P，不大於0.10%的Mg，不大於0.10%的Mo，餘量為鐵和不可避免的雜質。b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1080°C，進行熱軋，並在630°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗後冷軋成冷軋鋼板；c、退火，將所述冷軋鋼板以60°C/ h的升溫速度加熱至860°C，保溫，然後空冷至300°C，接著，再以80°C/ h的升溫速度加熱模套至500°C，保溫，然後油冷至300°C，然後空冷至室溫；d、熱鍛壓，將退火後的鋼板加熱至不低於600°C的條件下，進行墩粗、拔長操作不少於4次，並且每次墩粗、拔長的鍛造比> 4，之後再進行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；
e、磨平，將所述熱鍛壓工件進行表面粗磨、精磨；f?、深冷處理，將所述磨平加工後的工件進行深冷處理，放置在 溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3小時；g、整平，將所述深冷處理後的工件，通過精研磨再次進行平整處理，去毛刺，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為68HRC。
[0024]對比例1:
[0025]將與本發明實施例組成成分相同的碳鋼，在退火和熱鍛壓步驟後不經過深冷處理，則最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度僅為55HRC，並且使用壽命大幅度縮短。
[0026]對比例2:
[0027]改變本發明實施例碳鋼的組成元素，不添加Tc、V、Zn和稀土元素，則採用同樣的熱處理和深冷處理步驟後，最終所得到的用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度僅為50HRC，耐磨性和使用壽命都出現明顯的下降。
[0028]由實施例1-3和對比例I和2可以看出，通過利用根據本發明實施例的用於速滑冰刀的碳鋼工件的生產方法，把Tc、V、Zn、Zr以及稀土元素作為有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳鋼中的新思路，錳和釩元素保證了碳鋼具有良好的強度和硬度；同時，通過熱鍛壓和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細化了碳鋼組織，進一步增強了碳鋼強度，並使碳鋼在實際應用中保持了良好的力學性能。
[0029]儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種用於速滑冰刀的碳鋼工件，所述碳鋼工件的生產方法包括以下步驟:冶煉坯料、軋制、退火、熱鍛壓、磨平、深冷處理、整平，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件，其特徵在於，在冶煉坯料步驟中，所述坯料的成分按重量百分比計為:0.23%~0.32%的C，0.08%~0.12%的 Si，1.00%~1.25%的 Tc，1.20%~1.50%的。6，0.80%~1.00%的Zn，0.05%~0.10% 的 Al，0.08%~0.10% 的 V，不大於 0.001% 的 S，不大於 0.001% 的 P，不大於0.10%的Mg，不大於0.10%的Mo，餘量為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的用於速滑冰刀的碳鋼工件，其特徵在於，所述碳鋼工件生產方法的步驟具體為: a、冶煉坯料； b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1050~1080°C，進行熱軋，並在600~650°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗後冷軋成冷軋鋼板； C、退火，將所述冷軋鋼板以50~60°C / h的升溫速度加熱至820°C~860°C，保溫，然後空冷至250~300°C，接著，再以60~80°C / h的升溫速度加熱模套至450°C~500°C，保溫，然後油冷至250~300°C，然後空冷至室溫； d、熱鍛壓，將退火後的鋼板加熱至不低於600°C的條件下，進行墩粗、拔長操作不少於4次，並且每次墩粗、拔長的鍛造比>4，之後再進行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件； e、磨平，將所述熱鍛壓工件進行表面粗磨、精磨； f、深冷處理，將所述磨平加工後的工件進行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3~4小時； g、整平，將所述深冷處理後的工件，通過精研磨再次進行平整處理，去毛刺，最終獲得用於速滑冰刀的碳鋼工件。
3.根據權利要求2所述的用於速滑冰刀的碳鋼工件，其特徵在於，所述坯料的成分還含有 0.005 % ~0.01 % 的 La，0.001 % ~0.01 % 的 Co，0.01 % ~0.02 % 的 Zr，0.001 % ~0.003% 的 Ag。
4.根據權利要求2所述的用於速滑冰刀的碳鋼工件，其特徵在於，所述最終獲得的用於速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為64~68HRC。
【文檔編號】C22C38/14GK103789616SQ201410035485
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】楊學焦 申請人:楊學焦