[发明专利]一种高硬度高强度的机械扩径机扩径锥体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械扩径机上用的扩径锥体的制备方法，特别涉及一种形状复杂的高硬度高强度的奥氏体-贝氏体球墨铸铁扩径锥体的制备方法。

背景技术

机械扩径机用的扩径模具-扩径锥体作为成型钢管的一种极为关键的模具，目前我国主要是从德国SMS MEER公司和荷兰FONTIJINE GROTNES公司购买，要求能稳定扩管3~4万支。

扩径过程中，为使钢管发生扩径变形，扩径锥体需要承受巨大的压力和摩擦力，为了保证扩径锥体的使用性能，目前采用铸造的NiCrMoCu减摩铸铁和渗碳38CrMoAlA合金钢制备。由于扩径锥体的的形状复杂，长度可达到1300毫米，最小厚度达到10毫米，最大厚度达到100毫米，存在8~12个平面，8~12个T形槽，16~24个直径为6~8毫米、长度为600~800毫米的深孔，16~24个直径为28~32毫米的螺纹孔。铸造的NiCrMoCu减摩铸铁铸造缺陷较多，淬火过程中易发生裂纹等缺陷；渗碳38CrMoAlA合金钢渗碳淬火过程中变形，易导致后续机械加工使工作表面渗碳层被加工掉，降低耐磨性能的缺陷。铸造NiCrMoCu减摩铸铁和渗碳38CrMoAlA合金钢扩径锥体制备过程中出现的裂纹和渗碳层被加工掉等缺陷严重影响钢管的生产效率，严重时会造成扩径模片和扩径锥体卡死，带来极大的损失。如何制备高硬度、高强度和高耐磨损性能的扩径锥体，成为机械扩径机的关键问题。目前，还没有关于类似的扩径锥体的热处理工艺的报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种硬度不降低、锥体无裂纹、高耐磨性、抗弯强度、抗压强度的奥氏体-贝氏体球墨铸铁扩径锥体的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）冶炼、球化、孕育、浇注：

①配料：Q10新生铁 50~55 %，回炉铁 10~15 %，废钢 25~30 %，65#锰铁0.50~0.60 %；55 %钼铁 0.50~0.60 %，99 %铜 0.60~0.75 %，球化剂 1.2~1.5 %，75#硅铁孕育剂 2.10~2.40%，长效稀土孕育剂0.1~0.2%；

②冶炼：生铁、回炉铁、废钢先投入炉内熔化，铁水温度达到1420~1450℃投入锰铁，锰铁投入2~3分钟后加入珍珠岩造渣2次，扒净渣，投入钼铁，加入珍珠岩造渣1次，扒净渣，控制铁水温度为1400~1420℃出铁水，铁水熔炼时间不超过2小时；

③球化+孕育：球化剂+2.10~2.40%75#硅铁孕育剂置于铁水包底部一侧，并用薄钢板覆盖防止铁水直接冲刷，出炉的铁水注入没有孕育剂的铁水包底部一侧，铜也置于铁水包底部以出炉铁水熔化，整个出水、处理时间控制在5分钟以内；

④浇注：采用底注式浇注系统，扩径锥体铸件直立，厚大断面放置在底部，冒口采用A型冒口；浇铸铁水时用0.1~0.2%长效稀土孕育剂随流孕育，时间控制在90秒以内浇注完毕，浇铸完毕后用助燃剂覆盖冒口以减缓铸件冷却速度；小型扩径锥体开箱时间不低于12小时，较大扩径锥体开箱时间不低于24小时；

（2）退火：扩径锥体铸件直立放入退火炉，升温至600~620℃，升温速度为20~40℃/分钟，保温1~2小时，再升温至900~920℃，升温速度为10~20℃/分钟，保温3~5小时，随炉冷却至100~150℃出炉；

（3）将加工后的扩径锥体大端朝下装进底部为平面的工装上，采用耐火泥+石棉堵孔、堵槽、封中心空洞，放入加热炉内，升温至100~200℃，升温速度为20~40℃/分钟，保温1~2小时使耐火泥脱水；

（4）随炉升温，升温至600℃~620℃，升温速度为20~40℃/分钟，保温1~2小时；

（5）奥氏体化：从600℃~620℃升温至860℃~880℃，10~20℃/分钟，保温4~6小时；

（6）淬火：扩径锥体出炉，在空气中冷却1~3分钟，淬入水中30~60秒，淬入油中15~40分钟，出油后擦干净；

（7）回火：淬火后，球墨铸铁扩径锥体马上放入井式回火炉中回火6~8小时，回火温度360~400℃，回火2次。

所述步骤（2）中升温至600~620℃的升温速度为20~40℃/分钟；升温至900~920℃的升温速度为10~20℃/分钟。

所述步骤（3）中升温至100~200℃的升温速度为20~40℃/分钟。

所述步骤（4）中升温至600℃~620℃的升温速度为20~40℃/分钟。