專利名稱：直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼及制造工藝領(lǐng)域，涉及一種直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材及制造工藝。
軸承鋼線材主要用于冷加工后制造軸承滾動(dòng)體。為了滿足滾動(dòng)體及其他軸承零件的加工和熱處理要求，軸承鋼線材必須具有均勻分布的粒狀珠光體組織和較低級(jí)別碳化物網(wǎng)狀。采用傳統(tǒng)工藝軋制的熱軋軸承鋼線材，由于受到軋機(jī)限制，軋后抗拉強(qiáng)度(σb)1150MPa～1250MPa、斷面收縮率(Ψ)0％～5％，碳化物網(wǎng)狀2.0級(jí)～4.0級(jí)，組織一般為帶有碳化物網(wǎng)狀的粗片狀珠光體。上述熱軋軸承鋼線材不可直接用于拉拔，拉拔加工前必須先經(jīng)過780℃～810℃×18h～20h的球化退火，才可達(dá)到冷加工所需要的性能要求。
隨著高線軋機(jī)在特殊鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用，軸承鋼線材軋制中采用控制軋制和控制冷卻工藝成為可能。
國內(nèi)線材控制軋制和控制冷卻是80年代隨著高線軋機(jī)的應(yīng)用而發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。溫度控制軋制的目的是為了調(diào)整鋼的晶粒和亞結(jié)構(gòu)，為軋后冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變準(zhǔn)備必要的條件?？刂评鋮s的目的是為了控制鋼軋后組織轉(zhuǎn)變，獲得良好的、均勻的金相組織，提高鋼材的綜合力學(xué)性能。除此之外，控制軋制和控制冷卻還可以提高軋機(jī)的生產(chǎn)效率，減少線材氧化鐵皮生成。
線材控制軋制和控制冷卻技術(shù)最初應(yīng)用在低碳鋼、低合金鋼生產(chǎn)中，主要目的是為了提高強(qiáng)度和綜合力學(xué)性能。軸承鋼屬于高碳合金鋼，軋制過程中組織變化復(fù)雜，控制難度較大。此前尚未見采用控制軋制和控制冷卻成功軋制軸承鋼線材的報(bào)道。目前，大連鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司已經(jīng)在其由德國引進(jìn)的高精度合金鋼棒線材連軋機(jī)上，成功開發(fā)軸承鋼線材控制軋制和控制冷卻工藝。
本發(fā)明的目的是通過控制軋制和控制冷卻工藝，使熱軋軸承鋼線材晶粒充分細(xì)化，軋后獲得均勻分布的細(xì)片狀珠光體和索氏體組織，線材軋后抗拉強(qiáng)度(σb)1200MPa～1450MPa、斷面收縮率(Ψ)20％～35％，碳化物網(wǎng)狀1.0級(jí)～2.0級(jí)。塑性充分提高，可以使熱軋線材不經(jīng)過退火直接拉拔。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
本發(fā)明中的直接拉拔用軸承鋼線材的化學(xué)成分采取GB/T18254-2000《高碳鉻軸承鋼)》中牌號(hào)GCr15(國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T221-2000規(guī)定，高碳鉻軸承鋼，在牌號(hào)頭部加符號(hào)“G”，但不標(biāo)明含碳量。鉻量以千分之幾計(jì)，其它合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示。例如平均含鉻量為1.50％的軸承鋼其牌號(hào)表示為“GCr15”。)的成分配比。
本發(fā)明中的直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材制造執(zhí)行如下工藝電爐冶煉→LF+VD→模鑄3t鋼錠→紅轉(zhuǎn)→高溫?cái)U(kuò)散→→初軋開坯→緩冷→鋼坯磁粉探傷→鋼坯修磨→鋼坯加熱→線材軋制。
其中線材軋制工序采用控制軋制和控制冷卻工藝，是本技術(shù)方案的核心，分三段控制1 初、中軋控制在單相奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)域，1000℃～1300℃；2 終軋控制在兩相區(qū)，780℃～830℃；3 終軋后軋線水冷控制到750℃～820℃吐絲；4 Stelmer-線控制冷卻速度在30℃/min～50℃/min，冷卻到450℃以下。
具體說明如下初、中軋控制在單相奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)域，奧氏體晶粒充分細(xì)化，增加晶界面積，提供更多的碳化物形核點(diǎn)；終軋控制在兩相區(qū)域，一方面在軋制變形中產(chǎn)生晶內(nèi)亞結(jié)構(gòu)，增加碳化物晶內(nèi)形核點(diǎn)，減少碳化物沿晶界析出量，另一方面使初生的網(wǎng)狀碳化物在軋制中破碎；吐絲溫度控制在網(wǎng)狀碳化物析出溫度的下限，結(jié)合軋后控制冷卻速度，避開碳化物網(wǎng)狀形成溫度，同時(shí)控制碳化物以細(xì)片狀形態(tài)析出。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1)軸承鋼線材的化學(xué)成分采取GB/T18254規(guī)定的成分配比未作調(diào)整，采用控制軋制和控制冷卻工藝使其組織、性能有很大改善。
2)減少鋼絲生產(chǎn)中的退火和酸洗工序。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，熱軋線材組織為細(xì)化的晶粒，細(xì)片狀珠光體加索氏體、由于碳化物網(wǎng)狀級(jí)別低、制造滾動(dòng)體可提高使用壽命70％；性能上，斷面收縮率大幅度提高，改善熱軋線材塑性。
第二，熱軋線材不經(jīng)退火可直接進(jìn)行25％～40％變形量的拉拔。
第三，有利于環(huán)保。減少線材酸洗量，甚至可徹底實(shí)現(xiàn)無酸洗生產(chǎn)。
第四，經(jīng)濟(jì)效果顯著，主要在鋼絲生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。
1)鋼絲拉拔前無須進(jìn)行球化退火，將球化退火與拉拔后的再結(jié)晶退火合二而一?？蓽p少熱處理量30％，整個(gè)鋼絲生產(chǎn)周期縮短后為48h。
2)減少熱處理設(shè)備投資。熱處理設(shè)備投資約占軸承鋼絲生產(chǎn)設(shè)備總投資30％～50％，采用本發(fā)明生產(chǎn)時(shí)，可減少熱處理設(shè)備投資額達(dá)1/3。
3)降低生產(chǎn)成本。減少熱處理量可節(jié)約能耗30％；減少金屬料燒損，成材率由常規(guī)的94％提高到98％；減少酸洗消耗。以上三項(xiàng)合計(jì)可降低生產(chǎn)成本300元/t～400元/t。
本發(fā)明實(shí)施例按本發(fā)明的控制軋制和控制冷卻工藝軋制線材兩批。
實(shí)施例1牌號(hào)GCr15爐號(hào)011/1897規(guī)格10.0mm其軋制工藝加熱爐均溫段1000℃～1150℃，進(jìn)精軋機(jī)前溫度805℃～815℃，吐絲溫度750℃～775℃；檢驗(yàn)結(jié)果抗拉強(qiáng)度(σb)1370MPa～1450Mpa，斷面收縮率( )27％～33％，碳化物網(wǎng)狀1.5級(jí)。
拉拔試驗(yàn)
原料直接酸洗涂石灰后拉拔，拉制過程如下10.0-9.6-8.6-8.3-7.8-7.5(mm)。
拉制五道次，總減面率45.9％，拉制后采用780℃×18h退火后，球化組織2級(jí)，抗拉強(qiáng)度(σb)687MPa～695Mpa，脫碳0.05mm。
實(shí)施例2牌號(hào)GCr15爐號(hào)010/2031規(guī)格5.5mm其軋制工藝加熱爐均溫段1050℃～1170℃，進(jìn)精軋機(jī)前溫度800℃～810℃，吐絲溫度755℃～765℃；檢驗(yàn)結(jié)果抗拉強(qiáng)度(σb)1350MPa～1470MPa，斷面收縮率( )30％～35％，碳化物網(wǎng)狀1.0級(jí)～1.5級(jí)。
拉拔試驗(yàn)原料直接酸洗涂石灰后拉拔，拉制過程如下5.5-4.9-4.3-4.0-3.8(mm)。
拉制四道次，總減面率50.4％，拉制后采用780℃×18h退火后，球化組織2級(jí)，抗拉強(qiáng)度(σb)665MPa～685Mpa，脫碳0.02mm。
直接拉拔用GCr15軸承鋼線材已經(jīng)按上述工藝生產(chǎn)了10000噸，目前用戶每月訂貨量達(dá)300噸～500噸。
權(quán)利要求
1.一種直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材，其特征在于熱軋后抗拉強(qiáng)度(σb)1250MPa～1500MPa、斷面收縮率(Ψ)20％～35％，碳化物網(wǎng)狀1.0級(jí)～2.0級(jí)，組織為細(xì)片珠光體加索氏體。
2.權(quán)利要求1所述的直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材的制造工藝，其特征在于電爐冶煉→LF+VD→模注3t鋼錠→紅轉(zhuǎn)→高溫?cái)U(kuò)散→初軋開坯→緩冷→鋼坯磁粉探傷→鋼坯修磨→鋼坯加熱→→線材軋制。其中線材軋制工序采用控制軋制和控制冷卻工藝，分三段控制1)初、中軋控制在單相奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)域，1000℃～1300℃；2)終軋控制在兩相區(qū)，780℃～830℃；3)終軋后軋線水冷控制到750℃～820℃吐絲；4)Stelmer線控制冷卻速度在30℃/min～50℃/min，冷卻到450℃以下。
全文摘要
本發(fā)明屬于合金鋼及制造工藝領(lǐng)域,涉及一種直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材及制造工藝。本發(fā)明中的直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材的化學(xué)成分采取GB/T18254－2000《高碳鉻軸承鋼》中牌號(hào)GCr15的成分配比。通過控制軋制和控制冷卻新工藝,使熱軋軸承鋼線材軋后獲得細(xì)化晶粒、均勻分布的細(xì)片狀珠光體和索氏體組織,線材軋后抗拉強(qiáng)度(σ
文檔編號(hào)B21B1/16GK1383940SQ01113948
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2001年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月9日
發(fā)明者高揚(yáng), 劉永長, 郭書奇, 劉宇 申請(qǐng)人:大連金牛股份有限公司