一種冷拔鋼管芯模及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冷拔鋼管芯模，其直徑為10-70mm，長(zhǎng)度為50-80mm，表面復(fù)合有厚度有為5-15μm的陶瓷膜。本發(fā)明還公開了制備所述冷拔鋼管芯模的方法，包括：1)選取待處理芯模；2)高溫淬火，高溫回火處理步驟1)的芯模；3)TDS處理：首先清洗步驟2)的芯模，然后將芯模置于400-600℃處理30-60分鐘，接著于900-1100℃鹽浴中處理5-15h，緊接著將芯模加入600-800℃鹽浴中進(jìn)行等溫淬火并空冷至室溫，最后480-540℃回火處理并拋光得成品。本發(fā)明所制得的冷拔鋼管芯模表層硬度HV＞2800，且結(jié)構(gòu)致密，具有良好的抗拉傷、抗金屬間咬合性能，可將芯模的使用壽命提高5-15倍。
【專利說明】_種冷拔鋼管芯模及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬拉拔成型領(lǐng)域，涉及鋼管冷拔用模具，特別涉及一種冷拔鋼管芯 模及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 冷拔是一種常見的金屬加工工藝，在生產(chǎn)無(wú)縫鋼管中具有廣泛應(yīng)用，鋼管冷拔對(duì) 冷拔模具的強(qiáng)度、韌性、耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數(shù)、疲勞性能都具有很高的要求。 冷拔模具通常包括模套及模芯，模芯置于模套內(nèi)，工作時(shí)外表面與鋼管內(nèi)壁產(chǎn)生強(qiáng)力摩擦 (定徑帶上的應(yīng)力會(huì)高達(dá)近3000Mpa)，而普通芯模因強(qiáng)度、硬度、韌性不達(dá)標(biāo)，不僅使用壽 命短，而且無(wú)法控制鋼管內(nèi)徑，無(wú)法保證管材內(nèi)壁質(zhì)量；另外，在拉拔的過程中，鋼管內(nèi)壁會(huì) 產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使芯模溫度升高至300°C，這就要求芯模材料有一定的回火穩(wěn)定性。 為此，部分廠家采用淬火回火等熱處理方法+表面鍍鉻處理以提高芯模耐磨性能，但這種 方法的硬度和耐磨性均不夠高，不能滿足產(chǎn)品使用要求，特別是生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼管時(shí)，矛盾尤 為突出。
[0003] 因此，有必要提供一種可以同時(shí)提高芯模耐磨性和塑韌性能的芯模處理工藝。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種冷拔鋼管芯模及其制備方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] 一種冷拔鋼管芯模，特別是外表面有厚度為5-15 μ m的碳化物復(fù)合陶瓷膜層。
[0007] 優(yōu)選的，所述冷拔鋼管芯模為圓柱型芯模，其其直徑為10_70mm，長(zhǎng)度為50-80mm。
[0008] 制備冷拔鋼管芯模的方法，包括以下步驟：
[0009] 1)取樣：選取待處理的冷拔鋼管芯模；
[0010] 2)熱處理：首先高溫淬火處理所取芯模，然后進(jìn)行高溫回火處理；
[0011] 3) TDS 處理，包括：
[0012] i、清洗：清洗去除芯模表面油污及銹跡；
[0013] ii、預(yù)熱：將i所得芯模置于400-600°C環(huán)境保溫30-60分鐘；
[0014] iii、鹽浴處理：將ii的芯模加入900-1100°C鹽浴中處理5-15h ;
[0015] iv、等溫淬火：將iii的芯模加入600-800°C鹽浴中進(jìn)行等溫淬火，然后空冷至室 溫；
[0016] V、回火：480-540°C回火處理iv所得芯模；
[0017] vi、拋光：拋光去除V所得芯模表面疏松附著層得產(chǎn)品。
[0018] 優(yōu)選的，步驟2)熱處理之后TDS處理之前還包括精加工冷拔鋼管芯模的步驟。
[0019] 優(yōu)選的，步驟1)所取冷拔鋼管芯膜材質(zhì)為Cr12Mo1Vp
[0020] 優(yōu)選的，步驟3)鹽浴處理所用鹽浴按質(zhì)量計(jì)含有以下成份：硼砂70-80份， BaCl22-5 份，V2055-12 份，A12-6 份，Mgl-5 份。
[0021] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的冷拔鋼管芯模外表面具有高硬度、高強(qiáng)度、耐磨 損、抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高芯模的使用壽命。本發(fā)明所制得的冷拔鋼管芯模外表面有 厚度為5-15 μm的復(fù)合陶瓷膜，該陶瓷膜具有結(jié)構(gòu)致密，硬度高，抗拉傷、抗金屬間咬合、性 能好的優(yōu)點(diǎn)，可以將芯模的使用壽命提高5-15倍并降低其生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行 說明：
[0023] 圖1為本發(fā)明處理后冷拔鋼管芯模實(shí)物照片；
[0024] 圖2為本發(fā)明處理后處理后冷拔鋼管芯模的金相照片； 圖3為實(shí)施例1處理后冷拔鋼管芯模的金相顯微照片。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0026] 以下實(shí)施例將公開一種冷拔鋼管芯模，特別是外表面復(fù)合有厚度為5-15 μ m的碳 化物復(fù)合陶瓷膜。
[0027] 優(yōu)選的，所述冷拔鋼管芯模為圓柱型芯模，其直徑為10_70mm，長(zhǎng)度為50_80mm，材 質(zhì)為 Cr12Mo1Vp
[0028] 實(shí)施例1 :
[0029] 本實(shí)施例制備所述冷拔鋼管芯模的方法，包括以下步驟：
[0030] 1)取樣：選取Cr12Mo1V1原材料并初加工得到芯模半成品；
[0031] 2)熱處理：首先高溫淬火（淬火溫度為1020°C，淬火介質(zhì)為液氮）處理步驟1)所 得芯模，然后進(jìn)行高溫回火處理（回火溫度為520°C，介質(zhì)為空氣）；
[0032] 3)機(jī)加工：精加工處理步驟2)所得芯模；
[0033] 4) TDS 處理，包括：
[0034] i、清洗：清洗去除步驟3)所得芯模表面油污及銹跡；
[0035] ii、預(yù)熱：將i所得芯模置于500°C環(huán)境保溫45分鐘；
[0036] iii、鹽浴處理：將ii的芯模加入950°C鹽浴中處理IOh ;
[0037] iv、等溫淬火：將iii的芯模加入750°C鹽浴中進(jìn)行等溫淬火，然后空冷至室溫；
[0038] 本步驟所用鹽浴主要成分為KCl和NaCl。
[0039] V、回火：510°C回火處理iv所得芯模；
[0040] vi、拋光：拋光去除V所得芯模表面疏松附著層得產(chǎn)品。
[0041] 本實(shí)施例中，步驟4)鹽浴處理所用鹽浴按質(zhì)量計(jì)含有以下成份：硼砂75份， BaCl26 份，V2058 份，A15 份，Mg3 份。
[0042] 實(shí)施例2 :
[0043] 本實(shí)施例制備所述冷拔鋼管芯模的方法，包括以下步驟：
[0044] 1)取樣：選取Cr12Mo1V1原材料并初加工得到芯模半成品；
[0045] 2)熱處理：首先高溫淬火（淬火溫度為1080°C淬火，介質(zhì)為液氮）處理步驟1)所 得芯模，然后進(jìn)行高溫回火處理（回火溫度為540°C，介質(zhì)為空氣）；
[0046] 3)機(jī)加工：精加工處理步驟2)所得芯模；
[0047] 4) TDS 處理，包括：
[0048] i、清洗：清洗去除步驟3)所得芯模表面油污及銹跡；
[0049] ii、預(yù)熱：將i所得芯模置于600°C環(huán)境保溫30分鐘；
[0050] iii、鹽浴處理：將ii的芯模加入1000°C鹽浴中處理5h ;
[0051] iv、等溫淬火：將iii的芯模加入720°C鹽浴中進(jìn)行等溫淬火，然后空冷至室溫；
[0052] V、回火：500°C回火處理iV所得芯模；
[0053] vi、拋光：拋光去除V所得芯模表面疏松附著層得產(chǎn)品。
[0054] 本實(shí)施例中，步驟4)鹽浴處理所用鹽浴按質(zhì)量計(jì)含有以下成份：硼砂80份， BaCl22 份，V20512 份，A12 份，Mgl 份。
[0055] 實(shí)施例3 :
[0056] 本實(shí)施例制備所述冷拔鋼管芯模的方法，包括以下步驟：
[0057] 1)取樣：選取Cr12Mo1V1原材料并初加工得到芯模半成品；
[0058] 2)熱處理：首先高溫淬火（淬火溫度為1050°C，淬火介質(zhì)為液氮）處理步驟1)所 得芯模，然后進(jìn)行高溫回火處理（回火溫度為520°C，介質(zhì)為空氣）；
[0059] 3)機(jī)加工：精加工處理步驟2)所得芯模；
[0060] 4) TDS 處理，包括：
[0061] i、清洗：清洗去除步驟3)所得芯模表面油污及銹跡；
[0062] ii、預(yù)熱：將i所得芯模置于400°C環(huán)境保溫60分鐘；
[0063] iii、鹽浴處理：將ii的芯模加入900°C鹽浴中處理15h ;
[0064] iv、等溫淬火：將iii的芯模加入700°C鹽浴中進(jìn)行等溫淬火，然后空冷至室溫；
[0065] V、回火：520°C回火處理iv所得芯模；
[0066] vi、拋光：拋光去除V所得芯模表面疏松附著層得產(chǎn)品。
[0067] 本實(shí)施例中，步驟4)鹽浴處理所用鹽浴按質(zhì)量計(jì)含有以下成份：硼砂70份， BaCl26 份，V2055 份，A16 份，Mg3 份。
[0068] 性能測(cè)試：
[0069] 1、宏觀形貌檢測(cè)：圖1、2分別為實(shí)施例1、2處理后冷拔鋼管芯模的整體形貌照片， 可以看出，本實(shí)施例冷拔鋼管芯模表面致密光亮。
[0070] 2、顯微組織檢測(cè)：圖3為實(shí)施例1處理后冷拔鋼管芯模的金相顯微照片，從圖中可 以看出，本實(shí)施例處理后Cr 12Mo1V1基材表面復(fù)合有厚度為5-15 μ m的碳化物復(fù)合陶瓷膜，該 陶瓷膜與基體冶金結(jié)合，具有極高的耐磨、抗咬合（粘結(jié)）、耐蝕等性能，可大幅度地提高模 具的使用壽命。
[0071] 3、化學(xué)成分檢測(cè)：經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例1冷拔鋼管芯模表面陶瓷膜的主要由碳化釩、碳 化鈮、碳化鋁等正方和六方晶系碳化物相復(fù)合而成。
[0072] 4、力學(xué)性能測(cè)試：經(jīng)檢測(cè)，實(shí)施例1冷拔鋼管芯模表面硬度HV > 2800,與下表中 幾種表面處理技術(shù)相比較，其硬度值處于極高水平，完全能夠滿足冷拔鋼管芯模的硬度要 求。
[0073]

【權(quán)利要求】
1. 一種冷拔鋼管芯模，其特征在于：該冷拔鋼管芯模外表面復(fù)合有厚度為5-15 y m的 陶瓷膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述冷拔鋼管芯模，其特征在于：所述冷拔鋼管芯模為圓柱型芯模， 其其直徑為10-70mm，長(zhǎng)度為50-80mm。
3. 制備如權(quán)利要求1或2所述冷拔鋼管芯模的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 取樣：選取待處理的冷拔鋼管芯模； 2) 熱處理：首先高溫淬火處理所取芯模，然后進(jìn)行高溫回火處理； 3. TDS處理，包括： i、 清洗：清洗去除芯模表面油污及銹跡； ii、 預(yù)熱：將i所得芯模置于400-600°C環(huán)境保溫30-60分鐘； iii、 鹽浴處理：將ii的芯模加入900-1100°C鹽浴中處理5-15h ; iv、 等溫淬火：將iii的芯模加入600-800°C鹽浴中進(jìn)行等溫淬火，然后空冷至室溫； V、回火：480-540°C回火處理iv所得芯模； vi、拋光：拋光去除v所得芯模表面疏松附著層得產(chǎn)品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備冷拔鋼管芯模的方法，其特征在于：步驟2)熱處理之后 TDS處理之前還包括精加工冷拔鋼管芯模的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備冷拔鋼管芯模的方法，其特征在于：步驟1)所取冷拔鋼管 芯膜材質(zhì)為CrLA。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述制備冷拔鋼管芯模的方法，其特征在于，步驟3)鹽浴處理所用 鹽浴按質(zhì)量計(jì)含有以下成份：硼砂70-80份，BaCl22-5份，V2055-12份，A12-6份，Mgl-5份。
【文檔編號(hào)】C21D9/00GK104498692SQ201410708544
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】張軍, 周衛(wèi)寧 申請(qǐng)人:重慶賽飛斯金屬材料有限公司