專利名稱：一種高耐磨性織針用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針織機(jī)械用鋼領(lǐng)域，具體的說(shuō)是織針用鋼，一種含Ti高耐磨性織針用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
織針是各種針織機(jī)械上的重要工作機(jī)件，其質(zhì)量水平和高低反映在使用性能和壽命兩方面。眾所周知，國(guó)產(chǎn)織針與國(guó)外先進(jìn)水平相比一直有較大的差距，除了制造精度低以外，織針?biāo)玫脑牧?、熱處理和表面處理的設(shè)備以及各項(xiàng)技術(shù)也是重要的影響因素，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較薄弱的。隨著針織工業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)許多針織廠家陸續(xù)進(jìn)口了一些緯編大圓機(jī)、經(jīng)偏機(jī)、電腦橫機(jī)、自動(dòng)襪機(jī)等針織機(jī)。在這些高精度、高速度、高性能的針織設(shè)備上，需要配備性能優(yōu)良的織針。由于國(guó)內(nèi)紡織器材行業(yè)還比較落后，傳統(tǒng)產(chǎn)品的織針檔次偏低，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代高速、多路針織機(jī)和腐蝕性很強(qiáng)的化纖針織的要求，所以長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。進(jìn)口織針，不但價(jià)格昂貴，增加了針織工廠的開支，而且進(jìn)口周期較長(zhǎng)，有時(shí)甚至“遠(yuǎn)水解不了近渴”。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的T9A(成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C 0. 85-0. 94 %, Si ^ 0. 35%,Mn ^ 0. 40%, P ^ 0. 03%, S ^ 0. 02% )，這種鋼的組織中夾雜較少，其組織為針狀馬氏體加上少量殘余奧氏體和碳化物顆粒。T9A的組織中碳化物比較細(xì)小但是分布不夠均勻，并且組織中的大部分碳化物都融入到了奧氏體中，這樣使熱處理之后組織中的殘余奧氏體的含量增多，影響了材料的硬度和耐磨性能；對(duì)織針材料除要求具有一定的硬度和優(yōu)良的耐磨性以外，由于織針在使用過(guò)程中承受反復(fù)的和周期性的疲勞應(yīng)力，還必須具備一定的抗疲勞強(qiáng)度。但T9A所包含的成分綜合制作出的織針抗疲勞強(qiáng)度不強(qiáng)，無(wú)法很好的適應(yīng)針織的高強(qiáng)度運(yùn)作。上述T9A鋼采用電弧爐熔煉，澆鑄成鋼錠鍛造開坯，具體步驟依次為煉鋼、鍛造、熱處理，最后形成產(chǎn)品。其鍛造的加熱溫度為1100°c -1150°C，終鍛溫度為彡7500C，冷卻方式采用空冷。由于這種相對(duì)較大的鋼錠是多角錠型設(shè)計(jì)，因此熱應(yīng)力敏感性較高，若鋼錠的入爐溫度高容易在加熱的過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，并且在淬火加熱時(shí)溫度較高，淬火組織會(huì)較粗大，為針狀馬氏體。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明涉及一種高耐磨性織針用鋼及其制造方法，目的是提供一種具有高的強(qiáng)韌性配合，以及高硬度，高耐磨性等特點(diǎn)的冷作模具鋼。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種高耐磨性織針用鋼，其成分(重量％)包括C 0.8 1.2%，Si 0.1 0.4%，Mn 0. 4 0. 6%, Nb 0. 1 0. 15%, V 0. 1 0. 15%, Ni 0. 1 0. 3%, Cr 0. 1 0. 3%,余量為狗與不可避免的雜質(zhì)。
作為優(yōu)選，其成分(重量％ )還包括P彡0. 02%，S彡0. 02%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。以下是本發(fā)明主要元素的作用及其限定說(shuō)明C 0. 8 1. 2%碳元素是高強(qiáng)韌性冷作模具鋼的主要化學(xué)元素之一，是形成釩碳化物、鉬碳化物和鉻碳化物等各種碳化物的不可缺少的基本元素，也是影響鋼的成分偏析和鋼的組織均勻性的重要元素，溶解在馬氏體中能夠保證馬氏體擁有良好的強(qiáng)度和淬透性。鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低。本發(fā)明鋼中的C含量保持在0. 8 1.2%，既能保證基體中形成充分的碳化物，又能使組織中馬氏體的含碳量充分，使材料有良好的強(qiáng)韌性配合。Si 0.1 0.4%Si溶于基體中能夠提高基體強(qiáng)度，回火時(shí)能夠阻礙馬氏體的分解提高了鋼的回火穩(wěn)定，在煉鋼過(guò)程中能夠起到還原劑和脫氧劑的作用。但含量高時(shí)會(huì)明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性能及表面質(zhì)量，易導(dǎo)致冷脆，還降低鋼的被切削性，對(duì)中、高碳鋼回火時(shí)易產(chǎn)生石墨化。因此將Si的含量控制在0. 1 0. 4%。Mn 0.4 0.6%一定量的Mn能固溶于狗，形成含Mn的鐵素體，對(duì)鋼有一定強(qiáng)化作用。所以Mn對(duì)碳鋼的性能有良好的作用，但含量過(guò)高會(huì)大幅度改變鋼的性能，如增加晶粒粗化，有回火脆性傾向等；將Mn控制在0. 4 0. 6%范圍內(nèi)目的是增加基體的強(qiáng)度，并使材料的性能穩(wěn)定。Cr 0.1 0.3%加熱時(shí)溶入奧氏體的Cr，強(qiáng)烈提高淬透性。鋼中的Cr，一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高其穩(wěn)定性；一部分溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，提高鐵素體的強(qiáng)度和硬度。將Cr控制在0. 1 0. 3%—方面保證材料有良好的淬透性能，另一方面控制Cr消耗的C，使材料的基體有足夠的強(qiáng)度，保證材料的硬度和耐磨性。Nb 0. 1 0. 15%，V 0. 1 0. 15%Nb、V及碳、氮化物在奧氏體中的溶解度較大溫度較低時(shí)，奧氏體為過(guò)飽和固溶體，此時(shí)變形會(huì)誘導(dǎo)過(guò)飽和奧氏體發(fā)生沉淀，這些細(xì)小的沉淀物較多的分布于變形的奧氏體晶界或亞晶附近，抑制了晶界遷移而對(duì)再結(jié)晶具有顯著的延遲效果。在鋼中添加微量的Nb、V，一方面，可在減少碳含量的同時(shí)提高強(qiáng)度，從而提高鋼的焊接性能；另一方面，將不純物質(zhì)如氧、氮、硫等固定起來(lái)，從而改善鋼的可焊性；其次，由于其微觀質(zhì)點(diǎn)的作用，例如V容易和C結(jié)合形成MC型碳化物，這類碳化物的硬度很高，能夠很好的提高材料的耐磨性能。本發(fā)明鋼與國(guó)產(chǎn)的T9A相比加入了 Nb和V，能夠很好的提高材料的強(qiáng)韌性能和耐磨性。Ni 0.1 0.3%M能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。本設(shè)計(jì)中的鎳元素是控制在少量的范圍，鎳元素本身不是碳化物形成元素，在鋼的基體中不會(huì)起到強(qiáng)化的作用，但是過(guò)多的鎳元素會(huì)造成金屬間化合物的結(jié)合作用，從而降低鋼的性能，所以控制鎳元素在鋼種的含量對(duì)防止鋼的性能的下降起到一定的作用。本發(fā)明鋼在國(guó)產(chǎn)的T9A的基礎(chǔ)上加入了 0. 1 0. 3%的Ni能夠很好的提高材料的強(qiáng)韌性。
P^O. 02%, S^O. 02%對(duì)織針材料除要求具有一定的硬度和優(yōu)良的耐磨性以外，由于織針在使用過(guò)程中承受反復(fù)的和周期性的疲勞應(yīng)力，因此，要求制作織針的材料具有高的抗疲勞強(qiáng)度，對(duì)鋼中的非金屬夾雜物應(yīng)有較嚴(yán)格要求。磷是鋼中的有害元素，增加鋼的脆性，降低鋼的沖擊韌性。硫元素在一定的程度上容易造成鋼的加工性能的惡化，容易使得鋼在熱加工的過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)熱和過(guò)燒現(xiàn)象。本發(fā)明鋼嚴(yán)格的控制P和S的含量，并控制組織中的夾雜物的級(jí)別，保證材料擁有良好的周期疲勞性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于高耐磨性織針用鋼的制造方法，該方法包括如下步驟1)、按照本發(fā)明的化學(xué)成分的配比，采用感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過(guò)渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠；2)、將上述鋼錠加熱至1000°C 1030°C溫度范圍內(nèi)保溫3 5小時(shí)；3)、經(jīng)過(guò)鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料放入加熱爐中退火，退火溫度為680°C 700°C，退火時(shí)間為3 5小時(shí)，爐冷至350 450°C后出爐空冷。4)、將所得的鋼料再經(jīng)過(guò)淬火，回火。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的鋼錠在入爐加熱時(shí)，入爐溫度控制在500°C 600°C。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的鋼錠加熱中升溫速度控制在60°C /h 120°C /h。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的開坯開鍛溫度為900°C 950°C，終軋或終鍛溫度為彡 650"C。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的經(jīng)過(guò)鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料直徑為0. 38mm。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的退火溫度為700°C，退火時(shí)間為3. 5小時(shí)，爐冷至400 V后
出爐空冷。本發(fā)明采取了上述幾種措施進(jìn)行改進(jìn)，有益效果顯著a、鋼錠的入爐溫度控制在500°C 600°C，升溫速度控制在60°C /h 120°C /h可以防止鋼錠在加熱的過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，在加熱至1000°C 1030°C后保溫3 5小時(shí)，使得鋼錠的整個(gè)表面至心部的溫度都可以保持均勻，這樣可以改善鋼錠的可鍛形，防止鋼在鍛造過(guò)程中的開裂傾向，并可以改善鋼的顯微組織指標(biāo)，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。b、由于這種鋼在900°C 950°C溫度范圍是鋼的奧氏體單相組織區(qū)域，有著最佳的高溫?zé)崴苄?，有利于高溫變形加工處理，不容易產(chǎn)生高溫?zé)峒庸ら_裂。C、由于鋼錠終軋溫度對(duì)鋼錠軋制質(zhì)量有著重要的影響，徑鍛機(jī)停鍛溫度低于所規(guī)定的控制范圍，非常容易引起鋼錠在徑鍛機(jī)鍛造開坯過(guò)程中產(chǎn)生鋼錠開裂，但是，停鍛溫度過(guò)高于控制范圍容易引起鋼在徑鍛機(jī)鍛造開坯后產(chǎn)生鋼組織粗晶現(xiàn)象，并形成嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物，降低鋼的性能。d、經(jīng)過(guò)淬火回火之后，本發(fā)明鋼與國(guó)產(chǎn)的T9A相比較，其組織中含有更多的彌散細(xì)小的碳化物。本發(fā)明鋼的強(qiáng)韌性和耐磨性得到了提高。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1在推薦工藝為900°C淬火250°C回火后，與T9A兩者的硬度比較；圖2是本發(fā)明鋼在不同倍率下的金相照片，(a) 100X，(b)500X。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1本實(shí)例中，采用冷作模具鋼的組成成分及其重量百分比如下C l%,Si 0. 2%,Mn 0. 55%, Cr 0. 2%, V 0. l%,Ni 0. l%,Nd 0. 1%,P 0. 02%,S 0.02%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例中，冷作模具鋼的工藝過(guò)程和步驟如下按照本發(fā)明的化學(xué)成分的配比，采用感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過(guò)渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠；將上述鋼錠加熱至1000 1020°C溫度范圍內(nèi)保溫4小時(shí)后進(jìn)行鍛造加工；始鍛溫度900 930°C，終鍛溫度> 850°C。經(jīng)過(guò)鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后直徑為0. 38mm ；將鍛造后的鋼料放入加熱爐中退火，退火溫度為680°C 700°C，退火時(shí)間為3. 5h，爐冷至400°C后出爐空冷。最后將所得的鋼料再經(jīng)過(guò)900°C的淬火，250°C的回火。主要工藝參數(shù)控制如下鋼錠在徑鍛機(jī)加熱爐內(nèi)以60°C /h 120°C /h的升溫速度加熱至1000°C 1020°C后保溫4小時(shí)由于這種相對(duì)較大的鋼錠是多角錠型設(shè)計(jì)，因此熱應(yīng)力敏感性較高，容易在加熱的過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，鋼錠的入爐溫度控制在500°C 600°C，升溫速度控制在60°C /h 120°C /h可以防止鋼錠在加熱的過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，在加熱至1000°C 1020°C后保溫4小時(shí)，使得鋼錠的整個(gè)表面至心部的溫度都可以保持均勻，這樣可以改善鋼錠的可鍛形，防止鋼在鍛造過(guò)程中的開裂傾向，并可以改善鋼的顯微組織指標(biāo)，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1在推薦工藝為9000C淬火250°C回火后，與T9A兩者的硬度比較；本實(shí)施例所描述的高強(qiáng)韌性冷作模具鋼的硬度比T9A鋼有明顯的提高，硬度從59HRC提高到了 60. 5HRC。實(shí)施例2 6的具體化學(xué)成分(重量％ )見表1所示，工藝步驟與實(shí)施例1相同，參數(shù)控制見表2所示，性能指標(biāo)見表3所示。表 權(quán)利要求
1.一種高耐磨性織針用鋼，其特征在于，其成分(重量％)包括C 0.7 1.3%，Si0. 1 0. 4 %，Mn 0. 3 0. 5 %，P < 0. 02 %，S > 0. 02 %，Cr 0. 1 0. 25 %，Ni 0. 1 0. 25%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐磨性織針用鋼，其特征在于，其成分(重量％)還包括TiO. 1 0. 3%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，它包括如下步驟1)、按照本發(fā)明的化學(xué)成分的配比，采用感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過(guò)渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠；2)、將上述鋼錠加熱至1000°C 1030°C溫度范圍內(nèi)保溫3 5小時(shí)；3)、經(jīng)過(guò)鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料放入加熱爐中退火，退火溫度為680°C 700°C，退火時(shí)間為3 5小時(shí)，爐冷至350 450°C后出爐空冷；4)、將所得的鋼料再經(jīng)過(guò)淬火，回火。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的鋼錠在入爐加熱時(shí)，入爐溫度控制在500°C 600°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的鋼錠加熱中升溫速度控制在60°C /h 120°C /h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的鍛造，開坯開鍛溫度為900°C 950°C，終軋或終鍛溫度為彡650°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的經(jīng)過(guò)鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料直徑為0. 38mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，退火溫度為700°C，退火時(shí)間為3. 5小時(shí)，爐冷至400°C后出爐空冷。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，退火溫度為700°C，退火時(shí)間為3. 5小時(shí)，爐冷至400°C后出爐空冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及針織機(jī)械用鋼領(lǐng)域，具體是一種高耐磨性織針用鋼及其制造方法。其成分(重量％)包括C 0.8～1.2％，Si 0.1～0.4％，Mn 0.4～0.6％，Nb 0.1～0.15％，V 0.1～0.15％，Ni 0.1～0.3％，Cr 0.1～0.3％，余量為Fe與不可避免的雜質(zhì)，采用感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進(jìn)行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過(guò)渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠，將其加熱至1000℃～1030℃溫度范圍內(nèi)保溫3～5小時(shí)，經(jīng)過(guò)鍛造、拐彎、壓扁以及銑銷之后再進(jìn)行熱處理，得到具有高的強(qiáng)韌性配合，高硬度，高耐磨性等特點(diǎn)的冷作模具鋼。
文檔編號(hào)C22B9/18GK102383052SQ20111030988
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者劉愛(ài)蓮, 徐鵬飛, 柴紅梅, 汪宏斌, 翁榮弟, 韋習(xí)成 申請(qǐng)人:浪莎針織有限公司