專利名稱:一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及金屬加工工藝,尤其涉及一種氣閥合金的冷拉拔加工工藝。
背景技術(shù):
高參數(shù)內(nèi)燃機(jī)用鎳基氣閥合金NCF751是以Al、Ti、Nb時(shí)效沉積硬化形成的 鎳基變形高溫合金,類似牌號(hào)的鎳基氣閥合金還有Income 1751、國(guó)內(nèi)GH4145、德國(guó) NiCrl5Fe7TiA、法國(guó)NC15FeTNbA、日本NCF750B。該合金具有較好的高溫強(qiáng)度、抗
蠕變性能、持久強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能,主要用于高功率內(nèi)燃機(jī)的排氣閥,其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn) 優(yōu)于一般的氣閥鋼。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,汽車、摩托車、拖拉機(jī)、船艦、內(nèi)燃機(jī) 車、坦克、石油鉆機(jī)、工程機(jī)械、移動(dòng)電站等許多行業(yè)對(duì)這種合金的需求量都在逐年增 加,但是目前我國(guó)國(guó)內(nèi)的鎳基氣閥合金NCF751供材質(zhì)量很不穩(wěn)定,主要表現(xiàn)為混晶、硬 度等力學(xué)性能不合格。目前發(fā)達(dá)國(guó)家多采用熱擠壓設(shè)備通過擠壓生產(chǎn)鎳基氣閥合金。該生產(chǎn)方式效率 高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,但是相應(yīng)裝備的投資費(fèi)用也很高,目前不適合在我國(guó)進(jìn)行大規(guī)模的 推廣應(yīng)用。而目前我國(guó)多采用的生產(chǎn)方法是原材料準(zhǔn)備一真空感應(yīng)爐冶煉澆注。360_ 電極一精整一電渣爐重熔0 500_電渣錠一徑鍛開坯一探傷精整一連軋機(jī)定徑熱軋盤圓 —矯直磨光。在實(shí)際生產(chǎn)中使用該方法生產(chǎn)規(guī)格小于①10mm的NCF751氣閥合金產(chǎn)品 時(shí),熱軋盤卷在標(biāo)準(zhǔn)熱處理后經(jīng)常出現(xiàn)晶粒不均勻的質(zhì)量問題。原因是NCF751合金盤 圓熱軋加工變形量大,合金熱軋態(tài)晶粒內(nèi)部的儲(chǔ)存能不均勻,試樣經(jīng)熱處理后,晶?;?復(fù)不一致,特別是盤圓直徑外側(cè)的晶粒容易出現(xiàn)粗大。圖1所示的就是使用現(xiàn)有工藝生 產(chǎn)的鎳基氣閥合金NCF751熱軋盤卷標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的混晶組織。由圖1可看出該混晶組 織的晶粒十分不均勻,部分晶粒十分粗大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是開發(fā)一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,該方法仍然采用現(xiàn) 有的NCF751氣閥合金熱軋盤卷,通過固溶處理及冷拉加工方法,來改善合金材料的晶粒 組織和硬度等力學(xué)性能,滿足氣閥合金的技術(shù)要求。根據(jù)上述目的,本發(fā)明提出了一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,包括下列步 驟(1)將原材料放入真空感應(yīng)爐中冶煉,經(jīng)過精整后再重熔,徑斷開坯、探傷精整 后進(jìn)行熱軋盤圓;(2)將上述經(jīng)過熱軋盤圓的熱軋盤卷進(jìn)行固溶處理以大于等于300°C /h的升溫 速度升溫至1030°C 1070°C,保溫20 60分鐘后直接淬水冷卻;(3)將上述經(jīng)過固溶處理的熱軋盤卷進(jìn)行堿酸洗,并涂層;(4)將上述經(jīng)過涂層的熱軋盤卷分1 2個(gè)道次進(jìn)行成品拉拔;
(5)將上述經(jīng)過拉拔的成品再次酸洗;(6)將上述經(jīng)過酸洗的成品進(jìn)行矯直磨光;(7)進(jìn)行成品檢驗(yàn)。優(yōu)選地,當(dāng)生產(chǎn)直徑為8.0 8.6mm的鎳基氣閥合金時(shí),所述步驟(4)中成品拉 拔的總變形量為20.8% 32.8%。優(yōu)選地,當(dāng)生產(chǎn)直徑為5.0 7.9mm的鎳基氣閥合金時(shí),在所述步驟(3)之后應(yīng) 先將經(jīng)過涂層的熱軋盤卷進(jìn)行中間拉拔,然后再返回到步驟(2)依次向下進(jìn)行。優(yōu)選地,當(dāng)進(jìn)行中間拉拔時(shí),中間拉拔的總變形量為17.2% 37.6%,步驟(4) 中成品拉拔的總變形量為20.8% 36.4%。優(yōu)選地,所述步驟(6)中磨光的磨削量為0.2 0.3mm。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案,使之與現(xiàn)有技術(shù)相比,生產(chǎn)的鎳基氣閥合金 可以覆蓋直徑為5.0 8.6_的氣閥合金冷拉絲材,并達(dá)到以下技術(shù)要求1.交貨狀態(tài)絲材的硬度為S37HRC,晶粒度不粗于5級(jí)。2.試樣經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱處理后硬度228HRC,晶粒度為2.0 7.0級(jí)。
圖1為現(xiàn)有生產(chǎn)方法生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱處理后的晶粒組織示意圖。圖2為本發(fā)明一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法實(shí)施例1生產(chǎn)的產(chǎn)品交貨狀態(tài)的 晶粒組織示意圖。圖3為本發(fā)明一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法實(shí)施例5生產(chǎn)的產(chǎn)品交貨狀態(tài)的 晶粒組織示意圖。圖4為本發(fā)明一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法實(shí)施例1生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱 處理后的晶粒組織示意圖。圖5為本發(fā)明一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法實(shí)施例5生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱 處理后的晶粒組織示意圖。圖6為本發(fā)明一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法實(shí)施例6生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱 處理后的晶粒組織示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1-3生產(chǎn)目標(biāo)為小8.0 8.6mm的NCF751鎳基氣閥合金,按照下列步驟進(jìn)行生產(chǎn)加 工(1)經(jīng)真空感應(yīng)爐中冶煉,經(jīng)過精整后再重熔,放入徑斷開坯、探傷精整后進(jìn)行 熱軋盤圓,氣閥合金材料化學(xué)成份見表1所示;(2)將上述經(jīng)過熱軋盤圓的熱軋盤卷進(jìn)行固溶處理以大于等于300°C /小時(shí)的 升溫速度升溫至1050°C 士20°C,保溫20 60分鐘后直接淬水冷卻,具體工藝參數(shù)見表 2 ;(3)將上述經(jīng)過固溶處理的熱軋盤卷先在溫度為80 105°C的條件下堿洗60 120分鐘,然后在硫酸槽和三酸槽中酸洗以去除盤卷表面的氧化皮,硫酸槽的溫度為60 85°C,三酸槽的溫度為室溫,硫酸槽的酸洗時(shí)間為15 35分鐘,三酸槽的酸洗 時(shí)間為10 30分鐘,然后進(jìn)行涂層,該步驟中堿洗溶液的質(zhì)量配比為NaOH為20 80g/lL、KMn04*40 100g/lL、余量為水,硫酸槽溶液的質(zhì)量配比為H2SO4SlO 20%,其中溶液中鐵鹽含量Fe+llOOg/lL,三酸槽溶液的質(zhì)量配比為H2SO4為10 20%, HNO3S 5 10%和HCl為5 10%,其中溶液中鐵鹽含量(Fe++++Fe++)《50g/lL ;(4)將上述經(jīng)過涂層的熱軋盤卷分1 2個(gè)道次進(jìn)行成品拉拔,拉拔變形量為 20.8 % 32.8 %,具體拉拔變形量見表2 ;(5)將上述經(jīng)過拉拔的成品再次在硫酸槽和三酸槽中酸洗,硫酸槽的溫度為 60 85°C,三酸槽的溫度為室溫,硫酸槽的酸洗時(shí)間為5 20分鐘,三酸槽的酸洗時(shí)間 為3 15分鐘,該步驟中硫酸槽溶液的質(zhì)量配比為H2SO4* 10 20%,其中溶液中 鐵鹽含量Fe++《100g/lL,三酸槽溶液的質(zhì)量配比為H2SO4為10 20%、HNO3為5 10%和HCl為5 10%,其中溶液中鐵鹽含量(Fe++++Fe++)《50g/lL ;(6)將上述經(jīng)過酸洗的成品進(jìn)行矯直磨光,磨削量為0.2 0.3mm,以達(dá)到鎳基 氣閥合金的尺寸精度和表面光潔度要求,具體的磨削量見表2 ;(7)成品檢驗(yàn)。表1實(shí)施例1-7中氣閥合金材料的化學(xué)成份
權(quán)利要求
1.一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,其特征在于包括下列步驟(1)將原材料放入真空感應(yīng)爐中冶煉,經(jīng)過精整后再重熔,徑斷開坯、探傷精整后進(jìn) 行熱軋盤圓;(2)將上述經(jīng)過熱軋盤圓的熱軋盤卷進(jìn)行固溶處理以大于等于300°C/h的升溫速度 升溫至1030°C 1070°C,保溫20 60分鐘后直接淬水冷卻;(3)將上述經(jīng)過固溶處理的熱軋盤卷進(jìn)行堿酸洗,并涂層;(4)將上述經(jīng)過涂層的熱軋盤卷分1 2個(gè)道次進(jìn)行成品拉拔;(5)將上述經(jīng)過拉拔的成品再次酸洗;(6)將上述經(jīng)過酸洗的成品進(jìn)行矯直磨光;(7)進(jìn)行成品檢驗(yàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,其特征在于生產(chǎn)直徑為8.0 8.6mm的鎳基氣閥合金時(shí),所述步驟(4)中成品拉拔的總變形量為20.8% 32.8%。
3.如權(quán)利要求1所述的鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,其特征在于生產(chǎn)直徑為 5.0 7.9mm的鎳基氣閥合金時(shí),在所述步驟(3)之后先將經(jīng)過涂層的熱軋盤卷進(jìn)行中間 拉拔,然后再返回到步驟(2)依次向下進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,其特征在于所述中間拉拔 的總變形量為17.2% 37.6%,步驟(4)中成品拉拔的總變形量為20.8% 36.4%。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,其特征在于所述 步驟(6)中磨光的磨削量為0.2 0.3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳基氣閥合金的冷拉生產(chǎn)方法,該方法是在現(xiàn)有熱軋盤圓的基礎(chǔ)上增加了固溶處理的步驟,經(jīng)過固溶處理的中間產(chǎn)品在經(jīng)過堿酸洗和涂層之后,直接進(jìn)行成品拉拔。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)格較細(xì)的鎳基氣閥合金時(shí)在上述固溶處理、堿酸洗、涂層之后要先進(jìn)行一次中間拉拔,然后再次進(jìn)行固溶處理、堿酸洗和涂層,然后才進(jìn)行成品拉拔。使用該方法可以細(xì)化并均勻成品晶粒組織,同時(shí)改善成品的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102019533SQ200910195990
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者陸偉建 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司