一種導(dǎo)輥及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為：C：2.3~3.2%，Si：0.6~1.5%，Cr：29~35%，V：1.5~2.2%，Mo：0.2~1.6%，Ni：7.0~8.8%，Ti：0.7~1.5%，Nb：0.2~0.6%，V：0.82~1.2%，Ta：0.002~0.006%，稀土：0.18~0.28%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，通過特定的精密鑄造步驟和熱處理參數(shù)過程，使得其強(qiáng)化相合理分布，性能得到大幅提升。
【專利說明】一種導(dǎo)輥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋機(jī)零配件領(lǐng)域，具體涉及導(dǎo)輥及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軋機(jī)軋制速度提高，導(dǎo)輥的性能要求越來越高。但是因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的復(fù)雜，導(dǎo)輥使用壽命短，導(dǎo)輥已成為高速線材軋機(jī)上的主要消耗部件。目前，國內(nèi)外通常采用的導(dǎo)輥材料有三種。第一種是具有奧氏體組織的耐熱鋼；第二種是具有馬氏體組織的耐磨鋼或耐磨鑄鐵；第三種是硬質(zhì)合金。奧氏體耐熱鋼具有良好的高溫穩(wěn)定性及韌性，但耐磨性差，磨損快。而且奧氏體與線材(組織為鐵素體或奧氏體)本身的相互粘附傾向性較大，易發(fā)生粘鋼。馬氏體組織耐磨鋼和耐磨鑄鐵在室溫下具有良好的耐磨性，但隨著使用溫度的提高，馬氏體發(fā)生回火，耐磨性會(huì)降低。硬質(zhì)合金導(dǎo)輥具有良好的耐磨性和高溫穩(wěn)定性，其沖擊韌性較差。
[0003]目前使用較多的精密鑄造用型殼，大致可分為:石墨型殼、鎢面層陶瓷型殼、氧化物陶瓷型殼等。但是由于模具形成方式的不足以及鑄造過程的參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致成型后的零件表面和內(nèi)部缺陷均比較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提出一種導(dǎo)棍；
本發(fā)明的目的之二在于提出一種導(dǎo)輥的制造方法；
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:2.3~3.2%, Si:0.6~1.5%, Cr:29~35%，V:1.5~2.2%, Mo:0.2~1.6%, Ni:7.0~8.8%, Ti:
0.7~1.5%, Nb:0.2~0.6%, V:0.82~1.2%, Ta:0.002~0.006%，稀土:0.18~0.28%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；
所述導(dǎo)輥采用精密鑄造的方式制備；
在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下l~2mm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占面積比例為橫截面總面積的1.2~2.6%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti,Al,Nb)相所占的面積為總面積的5.2~7.8%。
[0005]作為優(yōu)選，在該鐵基高溫合金導(dǎo)棍的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti,Al)相所占面積比例為總面積的1.8~2.1%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相所占面積比例為總面積的5.8飛.4%。
[0006]一種導(dǎo)輥的制造方法，包括以下步驟:
I)精密鑄造，按照前面所述的鐵基高溫合金的化學(xué)組成配制鐵基高溫合金材料，采用水溶性型芯，采用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到模型，采用快速成型機(jī)，采用現(xiàn)有激光燒結(jié)結(jié)束逐層燒結(jié)聚苯乙烯粉，再浸蠟后制得熔模，然后對(duì)熔模進(jìn)行表面與內(nèi)部的清洗；將熔模浸入到面層涂料中沾漿后取出，然后進(jìn)行面層的撒砂、干燥，得到模殼，將模殼放入加熱爐中，在溫度為108(Tll8(TC，保溫2.5~3h，然后隨爐冷卻到室溫，得到模具；將配制的鐵基高溫合金材料熔煉成液態(tài)后倒入模型型殼內(nèi)進(jìn)行澆注，澆注溫度為1620~1650°C，澆注后將精密鑄造成的導(dǎo)輥?zhàn)匀焕鋮s至室溫，然后去除澆注系統(tǒng)，得到導(dǎo)輥；
2)對(duì)得到的導(dǎo)輥進(jìn)行熱等靜壓，溫度為為113(T1165°C，壓力為16(T200MPa，保壓時(shí)間為3~6小時(shí)。[0007]3)退火:將熱等靜壓后得到的導(dǎo)輥加熱至865~885°C保溫2~4h，然后將溫度降至60(T680°C保溫I~1.8h，再降至580~595°C出爐，出爐后自然冷卻至室溫；
4)精加工:將經(jīng)退火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
[0008]作為優(yōu)選，在退火之后和精加工之前還進(jìn)行淬火和回火熱處理，所述淬火為:將導(dǎo)輥加熱至98(T102(TC保溫f 2h，然后出爐以油淬；所述回火為:將淬火后的導(dǎo)輥加熱至245~298 °C保溫2~3h，然后出爐空冷至室溫。
[0009]作為優(yōu)選，所述面層涂料為氧化鋯、二醋酸鋯、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例為4.5~5.2:1:0.0012~0.0018:0.0006~0.0012的配比通過攪拌、靜置而得到的。
[0010]作為優(yōu)選，所述退火的加熱步驟先加熱到38(T420°C，保溫0.8^1.5h，然后再加熱至 865~885 °C。
[0011]本發(fā)明的效果在于:
通過特定的精密鑄造以及退火溫度的選取，使得Ni3 (Ti，A1 ,Nb)相和Ni3 (Ti,Al)相的強(qiáng)化相在導(dǎo)輥表面和內(nèi)部得到合理的分布，從而使得導(dǎo)輥強(qiáng)度和耐用性得到了大幅度的提升；
通過提高碳含量，使得導(dǎo)輥的強(qiáng)度和硬度得到大幅度的提高，但是由于合理設(shè)置了熱處理溫度和其他元素的配比(如Ta、N1、Nb等)使得韌性也符合導(dǎo)輥的性能要求。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
一種導(dǎo)輥，其特征在于，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:2.8%, Si:0.95%, Cr:32%, V:1.92%, Mo:0.86%, N1:7.98%, T1:0.95%, Nb:
0.56%, V:0.88%, Ta:0.0046%，稀土:0.19%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
所述導(dǎo)輥采用精密鑄造的方式制備；
在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下1.5mm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占面積比例為橫截面總面積的1.8%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占的面積為總面積的5.8% ;在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相所占面積比例為總面積的1.88%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相所占面積比例為總面積的5.98%。
[0013]實(shí)施例2:
一種導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:2.92%, Si:0.85%, Cr:32.5%, V:1.982%, Mo:1.52%, N1:7.98%, T1:1.28%, Nb:0.56%,V:1.12%，Ta:0.0055%，稀土:0.25%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
所述導(dǎo)輥采用精密鑄造的方式制備；
在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占面積比例為橫截面總面積的2.1%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占的面積為總面積的6.8% ;在該鐵基高溫合金導(dǎo)棍的表面以下Imm的橫截面處,其Ni3(Ti，Al)相所占面積比例為總面積的1.92%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3(Ti，Al)相所占面積比例為總面積的5.88%。
[0014]實(shí)施例3:
導(dǎo)輥的制造方法，包括以下步驟:
1)精密鑄造，按照實(shí)施例1所述的鐵基高溫合金的化學(xué)組成配制鐵基高溫合金材料，采用水溶性型芯，采用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到模型，采用快速成型機(jī)，采用現(xiàn)有激光燒結(jié)結(jié)束逐層燒結(jié)聚苯乙烯粉，再浸蠟后制得熔模，然后對(duì)熔模進(jìn)行表面與內(nèi)部的清洗；將熔模浸入到面層涂料中沾漿后取出，所述面層涂料為氧化鋯、二醋酸鋯、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例為4.9:1:0.0016:0.0008的配比通過攪拌、靜置而得到的；然后進(jìn)行面層的撒砂、干燥，得到模殼，將模殼放入加熱爐中，在溫度為1098°C，保溫2.8h，然后隨爐冷卻到室溫，得到模具；將配制的鐵基高溫合金材料熔煉成液態(tài)后倒入模型型殼內(nèi)進(jìn)行澆注，澆注溫度為1640°C，澆注后將精密鑄造成的導(dǎo)輥?zhàn)匀焕鋮s至室溫，然后去除澆注系統(tǒng)，得到導(dǎo)輥；
2)對(duì)得到的導(dǎo)輥進(jìn)行熱等靜壓，溫度為為1155°C，壓力為180MPa，保壓時(shí)間為5小時(shí)。
[0015]3)退火:將熱等靜壓后得到的導(dǎo)輥先加熱到390°C，保溫1.2h，然后再加熱至875°C保溫3h，然后將溫度降至660°C保溫1.6h，再降至588°C出爐，出爐后自然冷卻至室溫；
3.1)淬火和回火熱處理，所述淬 火為:將導(dǎo)輥加熱至990°C保溫1.5h，然后出爐以油淬；所述回火為:將淬火后的導(dǎo)輥加熱至288°C保溫2.8h，然后出爐空冷至室溫；
4)精加工:將經(jīng)退火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)輥，其特征在于，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:2.3~3.2%, Si:0.6~1.5%, Cr:29~35%，V:1.5~2.2%, Mo:0.2~1.6%,Ni:7.0~8.8%, Ti:0.7~1.5%, Nb:0.2~0.6%, V:0.82~1.2%, Ta:0.002~0.006%,稀土:0.18^0.28%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)； 所述導(dǎo)輥采用精密鑄造的方式制備； 在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下l~2mm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相所占面積比例為橫截面總面積的1.2~2.6%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti,Al,Nb)相所占的面積為總面積的5.2~7.8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)輥，其特征在于，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相所占面積比例為總面積的1.8~2.1%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相所占面積比例為總面積的5.8~6.4%。
3.—種權(quán)利要求1所述導(dǎo)輥的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)精密鑄造，按照權(quán)利要求1或2所述的鐵基高溫合金的化學(xué)組成配制鐵基高溫合金材料，采用水溶性型芯，采用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到模型，采用快速成型機(jī)，采用現(xiàn)有激光燒結(jié)結(jié)束逐層燒結(jié)聚苯乙烯粉，再浸蠟后制得熔模，然后對(duì)熔模進(jìn)行表面與內(nèi)部的清洗；將熔模浸入到面層涂料中沾漿后取出，然后進(jìn)行面層的撒砂、干燥，得到模殼，將模殼放入加熱爐中，在溫度為108(Tll80°C，保溫2.5~3h，然后隨爐冷卻到室溫，得到模具；將配制的鐵基高溫合金材料熔煉成液態(tài)后倒入模型型殼內(nèi)進(jìn)行澆注，澆注溫度為1620~1650°C，澆注后將精密鑄造成的導(dǎo)輥?zhàn)匀焕鋮s至室溫，然后去除澆注系統(tǒng)，得到導(dǎo)輥； 2)對(duì)得到的導(dǎo)輥進(jìn)行熱等靜壓，溫度為為113(T1165°C，壓力為為16(T200MPa，保壓時(shí)間為3~6小時(shí)； 3)退火:將熱等靜壓后得到的導(dǎo)輥加熱至865~885°C保溫2~4h，然后將溫度降至60(T680°C保溫I~1.8h，再降至580~595°C出爐，出爐后自然冷卻至室溫； 4)精加工:將經(jīng)退火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，在退火之后和精加工之前還進(jìn)行淬火和回火熱處理，所述淬火為:將導(dǎo)輥加熱至98(T102(TC保溫f2h，然后出爐以油淬；所述回火為:將淬火后的導(dǎo)輥加熱至245~298°C保溫2~3h，然后出爐空冷至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制造方法，其特征在于，所述面層涂料為氧化鋯、二醋酸鋯、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例為4.5^5.2:1:0.0012、.0018:0.0006、.0012的配比通過攪拌、靜置而得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的制造方法，其特征在于，所述退火的加熱步驟先加熱到380^4200C，保溫0.8~1.5h，然后再加熱至865~885°C。
【文檔編號(hào)】C21D9/38GK103526127SQ201310490729
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月20日
【發(fā)明者】王文姣, 李茜, 邢桂生 申請(qǐng)人:王文姣