一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法
2023-05-27 01:32:06
一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，屬於金屬加工【技術領域】。其步驟為：（1）工件主體原材料的準備；（2）鍛造毛坯的退火處理；（3）鍛造毛坯的初加工；（4）對毛坯進行超聲波探傷；（5）毛坯的調質處理；（6）二次機加工；（7）毛坯表面淬火；（8）工件精加工；（9）打磨；（10）成品工件熱處理；（11）對成型工件進行超聲波探傷和磁粉探傷。其通過合理的材料配比、熱處理工藝和對應的機加工餘量控制，使得所加工的調整塊有較高的硬度和較好的耐磨性能，並且所加工的產品無裂紋、合格率高，從而提高調整塊和輥子的使用壽命。
【專利說明】一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬加工【技術領域】，具體地說，涉及一種輥子調整塊的加工方法，更具體地說，涉及一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法。
【背景技術】
[0002]輥子在調整塊上滾動，從而來完成對高度的調節以適應不同的需求。輥子在工業中的應用越來越廣泛，尤其是大型棍子，廣泛應用於造紙和包裝機械等各類傳動輸送系統中，例如圓網印花機、數碼印表機以及礦山輸送設備等。
[0003]調整塊是輥子使用中不可缺少的配件，直接關係到輥子的性能和使用壽命。但是，調整塊的硬度與精密度對輥子的使用影響非常大。硬度不均勻的調整塊會快速的磨損，致使必須頻繁的更換，導致生產效率下降，更嚴重的則會導致輥子磨損，大大增加了企業的成本。
[0004]重型輥子是許多鋼廠大量使用的，使用的壽命直接關係到鋼廠的生產效率。現有的調整塊經常會在使用過程中出現表面裂紋，內部缺陷等現象。企業為此投入大量物力、人力來解決調整塊的消耗問題。通常是在調整塊磨損之後對表面進行二次加工，隨之而來的問題則是必須調整輥子，以至於影響到生產進度。所以如何保證調整塊的硬度與工件的質量，成為一個需要解決的問題。
[0005]現有對棍子的改進則大多是結構的改進，例如中國專利申請號:201110144922.6，申請日:2011年06月01日，公開了一份名稱為工具機用可側頂地腳墊鐵的專利申請文件，該發明涉及一種工具機用可側頂地腳墊鐵，屬於工具機領域。設有底座，其特徵是底座下方一側旋合有調整螺釘，調整螺釘端部旋合在調整塊上，調整塊的上側加工有斜面，調整塊上側的斜面與楔板的下斜面相吻合，底座一側的上端旋有側頂螺釘。該發明能夠更好的保證工具機床身因工作檯面的往復運動產生的橫向變，結構簡單，安裝調試更方便快捷，大大提高裝配效率，更方便的預調工具機主床身水平面精度。再例如，中國專利申請號:201010559125.X申請日:2010年11月25日，公開了一份名稱為一種機械設備精密萬向調整墊鐵的專利申請文件，該發明包括凹形底座、保護罩，凹形底座內部設有斜面調整塊，斜面調整塊一側裝有調節螺杆，斜面調整塊上部設有頂部端面為凸球面、底面為斜面的下連接件，下連接件的凸球面形端面與置於其上的底面為凹球面、頂面為平面的上連接件的凹球面形底端相接觸，上連接件底端的凹球面與下連接件頂端的凸球面相適應，凹凸球面連接可萬向旋轉。通過球面連接的萬向自調整性能，使工具機調整定位後能長期保持其精度。該發明適用於工具機水平精密調節與固定。但是這些解決方案的都是通過結構的調整，而實際上調整塊最需要解決的問題是怎麼保持性能穩定的問題，即需要保持良好的硬度和耐磨性。現有技術中很多採用鐵塊，但是硬度和耐磨性都不高，而且還容易被腐蝕，現在有技術人員嘗試採用不鏽鋼來製作墊塊，但是結果是存在三個問題，一是硬度低而且不均勻，容易開裂，產品合格率低，生產成本高；二是耐磨性不足，壽命短，增加了使用成本；還有一個問題就是加工方式，由於控制不好，很多產品在機加工時容易出現表面不平整，或者加工後存在變形或者開裂的問題。
【發明內容】
[0006]1.要解決的問題
針對現有技術中調整塊表面硬度低而且不均勻、容易開裂導致產品合格率低、耐磨性不足，使用壽命變短，性能差以及機加工的產品容易不合格的問題，本發明提供一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，其通過合理的材料配比、熱處理工藝和對應的機加工餘量控制，使得所加工的調整塊有較高的硬度和較好的耐磨性能、並且所加工的產品無裂紋，合格率聞，從而提聞調整塊和棍子的使用壽命。
[0007]2.技術方案
為了解決上述問題，本發明所採用的技術方案如下:
一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，其步驟為:
(1)工件主體原材料的準備:
工件主體採用鍛造毛坯製得，該鍛造毛坯組分的質量百分比為:c:0.36~0.40%,S1:1.5 ~2.0%, Mn:0.50 ~0.80%%, S:≤ 0.025%, P:≤ 0.035%, Cr:13.00 ~13.80%, Y:0.05-0.08%, Ni:0.4-0.60%，餘量為 Fe ；
(2)鍛造毛坯的退火處理:
將經步驟(1)中的鍛造毛坯經過退火爐對其進行退火，以降低硬度、改善切削加工性能，其退火溫度為800~900°C，保溫時間為4~6小時，隨爐冷至600°C以下之後再空冷，空冷後的鍛造毛坯硬度可以達到HB 217-235 ；
(3)鍛造毛坯的初加工，首先是鍛造處理，鍛造的始鍛溫度為1160~1180°C，終鍛溫度> 850°C，鍛造比為4.5 ;鍛造完成後進行銑處理，毛坯銑成長方形，各面留有3-5mm的餘量;
(4)對毛坯進行超聲波探傷，確定有無內部缺陷，有缺陷的淘汰；
(5)毛坯的調質處理:
將經步驟(4)探傷合格的毛坯，進行調質處理，.其淬火溫度為1050-1080°C，保溫2-5h，油冷，然後回火處理，回火溫度為650°C~680°C，保溫30-60min，空冷，在空冷到60-100°C之間時，再次回火，回火溫度為610°C~630°C，保溫20_40min，空冷；
(6)將步驟(5)得到的工件的進行二次機加工，其步驟為:
①銑:A)銑出上表面臺階，高度方向上留I~2mm的餘量；
B)銑底面，底面留有I~1.5mm的餘量；
C)銑四周的側面，四周的側面留有0.8-1.2mm的餘量；
②鑽:鑽床加工出表面吊裝孔，倒角；
③打磨:所有尖角倒鈍；
(7)毛坯淬火，淬火前先預熱到100-200°C，採用中頻連續加熱表面淬火，油冷，然後回火處理，回火溫度為25(T300°C，保溫2-3h，空冷。空冷後表面淬火層硬度可達到50-55HRC ；
(8)工件精加工:
將步驟(7)中的毛坯，使用磨床進行研磨加工，加工過程中先取一面作為基準面，隨後將毛坯翻轉過來打磨另一面，每個相對的面需反覆的翻轉4次或以上，直到尺寸合格；(9)打磨，所有尖角倒鈍；
(10)成品工件熱處理，將步驟(9)中獲得的工件加熱到730°C~750°C，保溫10_30min，空冷，然後再加熱到200-360°C，保溫30-60min，空冷；
(11)對成型工件進行超聲波探傷和磁粉探傷，以確定有無內部缺陷和表面裂紋，無缺陷和裂紋的為合格。
[0008]優選的，所述的步驟(1)中鍛造毛坯組分的質量百分比為:C:0.38%, Si:1.7%, Mn:
0.650%, S ≤.025%, P:≤ 0.035%, Cr:13.50%, Y:0.07%, Ni:0.50%，餘量為 Fe。
[0009]優選的，所述的步驟(5)中，經步驟(4)探傷合格的毛坯，進行調質處理，.其加熱溫度為1060°C，保溫3h，油冷，然後回火處理，回火溫度為650°C，保溫50min，空冷，在空冷到65°C時，再次回火，回火溫度為620°C，保溫300min，空冷。
[0010]優選的，所述的步驟(7)中，毛坯淬火是表面淬火，採用中頻的頻率為6000~8000Hz,當工件表面溫度達到1000-1050°C時，停止加熱，冷卻方式為油冷。
[0011]本發明為了得到具有高硬度、良好的耐磨性以及防腐能力的調整塊，在材料的成分設計上，採用高碳高鉻輔佐稀土元素釔的成分設計，並添加合理含量的S1、Mn、Ni，充分利用鋼的細晶強化、析出強化與相變強化機制。其中各合金元素含量設計的基本原理如下:
C =C是鋼中最主要的強化元素，也是提高淬透性的元素，因此C的含量不宜過低，否則強度不夠，但是含量過高則會引起裂紋。
[0012]S1:矽主要提高鋼質純淨度和脫氧，在鋼中起固溶強化作用，增強材料的抗磨性能，本發明將Si含量控制在1.5~2.0%範圍之內。
[0013]Mn:Mn是原材料中的主要強化元素，而且主要是和其他元素相互配合，增加鋼的淬透性，降低出現裂紋的概率。綜合其他元素含量，因此本發明將Mn含量控制在0.50~
0.80%範圍之內。
[0014]Cr:Cr 一方面是提高毛坯的淬透性，提高毛坯的硬度，最重要的是增強材料的防鏽能力；Cr含量對回火脆性傾向、韌脆轉變溫度都有重要影響，過多或者過少都達不到預期的效果，因此需要綜合平衡Cr含量，其含量為13.00~13.80%。
[0015]N1:穩定奧氏體的元素，降低裂紋傾向。
[0016]Y:Y通過合理的含量，一方面能細化材料的組織；同時有較強的析出強化作用，降低開裂的傾向。
[0017]S和P:S和P在鋼中屬於雜質元素，易引起開裂，所以是含量越低越好。
[0018]本發明一方面是通過原料的控制，另一方面還是通過加工工藝，包括鍛造、熱處理以及加工餘量等參數的控制，確保本發明加工產品的合格率，增強所加工產品的強度、耐磨性能和防腐性能。
[0019]3.有益效果
相比於現有技術，本發明的有益效果為:
(1)本發明所加工的調整塊具有較高的硬度和較好的耐磨性能，並且所加工的產品無裂紋，合格率聞，從而提聞調整塊和棍子的使用壽命；
(2)本發明在加工過程中對工件餘量進行的調整，可以有效的避免熱處理後變形對工件表面硬度的影響；
(3 )本發明方法簡單，成本低，加工容易。【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例中所加工裝置的主視圖；
圖2為本發明實施例中所加工裝置的左視圖；
圖3為本發明實施例中所加工裝置的俯視圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發明進一步進行描述。
[0022]實施例1
一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，本實施例以以生產工業中常用的850X450X130型調整塊為例，所要加工的調整塊的形狀如圖1、圖2和圖3所示，調整塊的上表面為高度不同的三個平面構成臺階形，其加工步驟為:
(1)工件主體原材料的準備:
工件主體採用鍛造毛坯製得，該鍛造毛坯組分的質量百分比為:C:0.38%，Si:1.7%,Mn:0.650%, S:≤ 0.025%, P:≤ 0.035%, Cr:13.50%, Y:0.07%, Ni:0.50%，餘量為 Fe ；
(2)鍛造毛坯的退火處理:
將經步驟(1)中的鍛造毛坯經過退火爐對其進行退火，以降低硬度、改善切削加工性能，其退火溫度為850°C，保溫時間為5小時，隨爐冷至600°C以下之後再空冷，空冷後的鍛造毛坯硬度為HB 225 ；
(3)鍛造毛坯的初加工，首先是鍛造處理，鍛造的始鍛溫度為1160-1170°C，終鍛溫度≥850°C，鍛造比為4.5 ;鍛造完成後進行銑處理，毛坯銑成長方形，各面留有4mm的餘量；
(4)對毛坯進行超聲波探傷，確定有無內部缺陷，有缺陷的淘汰；
(5)毛坯的調質處理:
將經步驟(4)探傷合格的毛坯，進行調質處理，.其淬火溫度為1060°C，保溫3h，油冷，然後回火處理，回火溫度為650°C，保溫50min，空冷，在空冷到65°C之間時，再次回火，回火溫度為620°C，保溫30min，空冷；
(6)將步驟(5)得到的工件的進行二次機加工，其步驟為:
①銑:A)銑出上表面臺階，高度方向上留Imm的餘量。
[0023]B)銑底面，底面留有1.5mm的餘量；
C)銑四周的側面，四周的側面留有Imm的餘量；
②鑽:鑽床加工出表面吊裝孔，倒角；
③打磨:所有尖角倒鈍；
(7)毛坯表面淬火，採用中頻的頻率為7000Hz，淬火前先預熱到150°C，這樣能防止後期變形，採用中頻連續加熱表面淬火，採用中頻的頻率為6000~8000Hz，當工件表面溫度達到1030°C時，停止加熱，冷卻方式為油冷，然後回火處理，回火溫度為300°C，保溫2h，空冷，空冷後表面淬火層硬度為53HRC ；
(8)工件精加工；
將步驟(7)中的毛坯，使用磨床進行研磨加工，加工過程中先取一面作為基準面，隨後將毛坯翻轉過來打磨另一面，每個相對的面需反覆的翻轉4次或以上，直到尺寸合格；因表面淬火後在研磨的過程中會有一定程度的彎曲，且工件向上表面彎曲，所以需要不斷的翻轉；
(9)打磨，所有尖角倒鈍；
(10)成品工件熱處理，將步驟(9)中獲得的工件加熱到730°C，保溫30min，空冷，然後再加熱到360°C，保溫30min，空冷；
(11)對成型工件進行超聲波探傷和磁粉探傷，以確定有無內部缺陷和表面裂紋，無缺陷和裂紋的為合格。
[0024]本批次共加工鍛造毛坯50個，最後加工成成品並且合格的數量為50個，所得產品的表面硬度為54-56HRC，平均硬度為55HRC。所加工的調整塊有較高的硬度和較好的耐磨性能、並且所加工的產品無裂紋，合格率高，耐磨性能和防腐性能，從而提高調整塊和輥子的使用壽命，調整塊的壽命提高75%。
[0025]實施例2
同實施例1，所不同的是:步驟(1)中鍛造毛坯組分的質量百分比為:c:0.36%，Si:
2.0%, Mn:0.50%, S S 0.025%, P S 0.035%, Cr:13.80%, Y:0.05%, N1:0.60%，餘量為 Fe ;步驟(2)中退火溫度為800°C，保溫時間為6小時，隨爐冷至600°C以下之後再空冷，空冷後的鍛造毛坯硬度為HB 217 ;步驟(3)中鍛造的始鍛溫度為1173-1180°C，終鍛溫度≥850°C;毛坯銑成長方形，各面留有3mm的餘量；步驟(5)中淬火溫度為1050°C，保溫5h，回火溫度為6650C，保溫60min，空冷，在空冷到60°C時，再次回火，回火溫度為610°C，保溫40min，空冷；步驟(6)中銑出上表面臺階時，高度方向上留1.5mm的餘量，底面留有1.2mm的餘量，四周的側面留有1.2mm的餘量；步驟(7)中淬火前先預熱到100°C，採用中頻的頻率為6000Hz，當工件表面溫度達到1000°C時，停止加熱；回火溫度為280°C，保溫3h，空冷，空冷後表面淬火層硬度為50HRC ;步驟(10)中成品工件熱處理，加熱到750°C，保溫lOmin，空冷，然後再加熱到200°C，保溫45min，空冷。
[0026]本批次共加工鍛造毛坯100個，最後加工成成品並且合格的數量為99個，所得合格產品的表面硬度為53-56HRC，平均硬度為55HRC ;所加工的調整塊有較高的硬度和較好的耐磨性能、並且所加工的產品無裂紋，合格率高，從而提高調整塊和輥子的使用壽命，調整塊的壽命提高77%。
[0027]實施例3
同實施例1，所不同的是:步驟(1)中鍛造毛坯組分的質量百分比為:c:0.40%, Si:
1.5%, Mn:0.80%, S:≤0.025%, P:≤0.035%, Cr:13.00%, Y:0.08%, Ni:0.60%，餘量為 Fe ；步驟(2)中退火溫度為900°C，保溫時間為4小時，隨爐冷至600°C以下之後再空冷，空冷後的鍛造毛坯硬度為HB 235 ;步驟(3)中鍛造的始鍛溫度為1165-1175°C，終鍛溫度≥850°C ；毛坯銑成長方形，各面留有5mm的餘量；步驟(5)中淬火溫度為1080°C，保溫2h，回火溫度為680°C，保溫30min，空冷，在空冷到100°C時，再次回火，回火溫度為630°C，保溫20min，空冷；步驟(6)中銑出上表面臺階時，高度方向上留2mm的餘量，底面留有Imm的餘量，四周的側面留有0.8mm的餘量；步驟(7)中淬火前先預熱到200°C，採用中頻的頻率為8000Hz，當工件表面溫度達到1050°C時，停止加熱；回火溫度為250°C，保溫2.5h，空冷，空冷後表面淬火層硬度為55HRC ;步驟(10)中成品工件熱處理，加熱到740V，保溫23min，空冷，然後再加熱到310°C，保溫60min，空冷。[0028]本批次共加工鍛造毛坯30個，最後加工成成品並且合格的數量為30個，所得產品的表面硬度為54-57HRC，平均硬度為55.3HRC。所加工的調整塊有較高的硬度和較好的耐磨性能、並且所加工的產品無裂紋，合格率高，從而提高調整塊和輥子的使用壽命，調整塊的壽命提高80%。
【權利要求】
1.一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，其步驟為: (1)工件主體原材料的準備: 工件主體採用鍛造毛坯製得，該鍛造毛坯組分的質量百分比為:c:0.36~0.40%,S1: 1.5 ~2.0%, Mn:0.50 ~0.80%, S: ^ 0.025%, P: ≤0.035%, Cr:13.00 ~13.80%, Y:0.05-0.08%, Ni:0.4-0.60%，餘量為 Fe ； (2)鍛造毛坯的退火處理: 將經步驟(1)中的鍛造毛坯經過退火爐對其進行退火，其退火溫度為800~900°C，保溫時間為4~6小時，隨爐冷至600°C以下之後再空冷； (3)鍛造毛坯的初加工，首先是鍛造處理，鍛造的始鍛溫度為1160~1180°C，終鍛溫度> 850°C，鍛造比為4.5 ;鍛造完成後進行銑處理，毛坯銑成長方形，各面留有3~5mm的餘量; (4)對毛坯進行超聲波探傷，確定有無內部缺陷，有缺陷的淘汰； (5)毛坯的調質處理: 將經步驟(4)探傷合格的毛坯，進行調質處理，.其淬火溫度為1050-1080°C，保溫2飛h，油冷，然後回火處理，回火溫度為650°C~680°C，保溫3(T60min，空冷，在空冷到6(Tl00°C之間時，再次回火，回火溫度為610°C~630°C，保溫2(T40min，空冷； (6)將步驟(5)得到的工件進行二次機加工，其步驟為: ①銑:A)銑出上表面臺階，高度方向上留I~2mm的餘量； B)銑底面，底面留有I~1.5mm的餘量； C)銑四周的側面，四周的側面留有0.8^1.2mm的餘量； ②鑽:鑽床加工出表面吊裝孔，倒角； ③打磨:所有尖角倒鈍； (7)毛坯表面淬火，淬火前先預熱到10(T20(TC，採用中頻連續加熱淬火，然後回火處理，回火溫度為25(T300°C，保溫2~3h，空冷； (8)工件精加工: 將步驟(7)中的毛坯，使用磨床進行研磨加工，加工過程中先取一面作為基準面，隨後將毛坯翻轉過來打磨另一面，每個相對的面需反覆的翻轉4次或以上，直到尺寸合格； (9)打磨，所有尖角倒鈍； (10)成品工件熱處理，將步驟(9)中獲得的工件加熱到730°C~750°C，保溫l(T30min，空冷，然後再加熱到20(T36(rC，保溫3(T60min，空冷； (11)對成型工件進行超聲波探傷和磁粉探傷，以確定有無內部缺陷和表面裂紋，無缺陷和裂紋的為合格。
2.根據權利要求1所述的一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，其特徵在於，所述的步驟(1)中鍛造毛坯組分的質量百分比為:C:0.38%，Si:1.7%, Mn:0.650%，S:≤0.025%，P:(0.035%, Cr:13.50%, Y:0.07%, Ni:0.50%，餘量為 Fe。
3.根據權利要求1所述的一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，其特徵在於，所述的步驟(5)中，經步驟(4)探傷合格的毛坯，進行調質處理，.其加熱溫度為1060°C，保溫3h，油冷，然後回火處理，回火溫度為650°C，保溫50min，空冷，在空冷到65°C時，再次回火，回火溫度為620°C，保溫300min，空冷。
4.根據權利要求1-3所述的一種高硬度不鏽鋼調整塊的製造方法，其特徵在於，所述的步驟(7)中，毛坯淬火是表面淬火，採用中頻的頻率為6000~8000Hz，當工件表面溫度達到1000-1050°C時 ，停止加熱，冷卻方式為油冷。
【文檔編號】C22C38/40GK103551823SQ201310541564
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】張志斌 申請人:馬鞍山市新源機械製造有限公司