一種用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于速滑冰刀的碳鋼工件的生產(chǎn)方法，把Mn、V、Cu、Zr以及稀土元素作為有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳鋼中，錳和釩元素保證了碳鋼具有良好的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)，通過熱鍛壓和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細(xì)化了碳鋼組織，進(jìn)一步增強(qiáng)了碳鋼強(qiáng)度，并使碳鋼在實(shí)際應(yīng)用中保持了良好的力學(xué)性能。
【專利說明】一種用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及速滑冰刀用碳鋼材料領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滑冰是人們普遍喜愛的健身活動(dòng)，對(duì)于那些滑冰愛好者來說，能擁有一雙得心應(yīng)手的滑冰鞋無疑為冰上運(yùn)動(dòng)錦上添花。一雙滑冰鞋的好壞，關(guān)鍵取決于冰刀。目前人們通常使用的滑冰刀分兩種類型:一種是以刀刃較長(zhǎng)為特點(diǎn)的速滑刀，一種是以刀刃較短縱向曲度大，運(yùn)動(dòng)起來靈活自如的球刀。速滑冰刀用鋼材的內(nèi)在質(zhì)量決定了冰刀的使用性能和壽命。80年代初生物力學(xué)研究者，產(chǎn)生了想借助于冰刀，來提高速度滑冰成績(jī)的構(gòu)想。1985年在荷蘭格瑞特教授的帶領(lǐng)下，一群科學(xué)家們制造了第一雙帶鉸鏈的冰刀模型。這項(xiàng)研究一直持續(xù)到90年代中期。在冬奧會(huì)前一年的1996-1997年賽季里，荷蘭國(guó)家隊(duì)的3名女運(yùn)動(dòng)員冒著風(fēng)險(xiǎn)使用了科學(xué)家通過對(duì)鋼材改進(jìn)而研制出的新型冰刀，結(jié)果是荷蘭選手湯尼使用這種冰刀在歐洲速滑錦標(biāo)賽上一舉奪得了第一枚金牌。事實(shí)充分說明對(duì)冰刀鋼材的性能改進(jìn)后，能夠給滑冰運(yùn)動(dòng)帶來更多的樂趣。
[0003]目前，根據(jù)速滑冰刀的使用需要，對(duì)其鋼材提出了高耐磨性、硬度較高、耐沖擊和抗彎等性能要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)速滑冰刀用碳鋼工件的加工方法主要包括淬火、回火、滲碳等常規(guī)工藝步驟。 然而，現(xiàn)有技術(shù)中的方法或多或少都存在一些不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決提高速滑冰刀的使用性能，本發(fā)明提供了一種用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法，該方法能夠獲得具有高硬度和良好復(fù)合性能的速滑冰刀用碳鋼。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:所述用于速滑冰刀的碳鋼工件的生產(chǎn)方法包括以下步驟:冶煉坯料、軋制、退火、熱鍛壓、磨平、深冷處理、整平，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件。在冶煉坯料步驟中，所述坯料的成分按重量百分比計(jì)為:0.23%~0.32%的C，0.08%~0.12%的 Si，0.95%~1.05% 的 Mn，1.20%~1.50%的 Ce，0.40%~0.60%的Cu,0.05%~0.10% 的 Al，0.03%~0.05% 的 V，不大于 0.001% 的 S，不大于 0.001% 的 P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的Mo，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]所述碳鋼工件生產(chǎn)方法的步驟具體為:
[0007]a、冶煉坯料；
[0008]b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1050~1080°C，進(jìn)行熱軋，并在600~650°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗后冷軋成冷軋鋼板；
[0009]C、退火，將所述冷軋鋼板以50~60°C /h的升溫速度加熱至820°C~860°C，保溫，然后空冷至250~300°C，接著，再以60~80°C /h的升溫速度加熱模套至450°C~500°C，保溫，然后油冷至250~300°C，然后空冷至室溫；
[0010]d、熱鍛壓，將退火后的鋼板加熱至不低于600°C的條件下，進(jìn)行墩粗、拔長(zhǎng)操作不少于4次，并且每次墩粗、拔長(zhǎng)的鍛造比>4，之后再進(jìn)行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；
[0011]e、磨平，將所述熱鍛壓工件進(jìn)行表面粗磨、精磨；
[0012]f、深冷處理，將所述磨平加工后的工件進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3~4小時(shí)；
[0013]g、整平，將所述深冷處理后的工件，通過精研磨再次進(jìn)行平整處理，去毛刺，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件。
[0014]所述坯料的成分還含有0.005%~0.01%的La，0.001%~0.01%的Co，0.01%~0.02% 的 Zr,0.001%~0.003% 的 Ag。
[0015]所述最終獲得的用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為62~65HRC。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明提出了把Mn、V、Cu、Zr以及稀土元素作為有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳鋼中的新思路，錳和釩元素保證了碳鋼具有良好的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)，通過熱鍛壓和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細(xì)化了碳鋼組織，進(jìn)一步增強(qiáng)了碳鋼強(qiáng)度，并使碳鋼在實(shí)際應(yīng)用中保持了良好的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]用于速滑冰刀的碳鋼工件的生產(chǎn)方法包括以下步驟:a、冶煉坯料，所述坯料的成分按重量百分比計(jì)為:0.25%的C，0.08%的Si，1.00%的Mn，1.20 %的Ce，0.50%的Cu，0.05%的六1，0.05%的V，不大于0.001%的S，不大于0.001%的P，不大于0.10%的Mg，不大于 0.10% 的 Mo，0.005% La, 0.001% 的 Co，0.02 % 的 Zr, 0.003 % 的 Ag,余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1080°C，進(jìn)行熱軋，并在650°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗后冷軋成冷軋鋼板；c、退火，將所述冷軋鋼板以50°C /h的升溫速度加熱至820°C，保溫，然后空冷至300°C，接著，再以80°C /h的升溫速度加熱模套至500°C，保溫，然后油冷至300°C，然后空冷至室溫；d、熱鍛壓，將退火后的鋼板加熱至不低于600°C的條件下，進(jìn)行墩粗、拔長(zhǎng)操作不少于4次，并且每次墩粗、拔長(zhǎng)的鍛造比>4，之后再進(jìn)行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；e、磨平，將所述熱鍛壓工件進(jìn)行表面粗磨、精磨；f、深冷處理，將所述磨平加工后的工件進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫4小時(shí)；g、整平，將所述深冷處理后的工件，通過精研磨再次進(jìn)行平整處理，去毛刺，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為65HRC。
[0020]實(shí)施例2:
[0021]用于速滑冰刀的碳鋼工件的生產(chǎn)方法包括以下步驟:a、冶煉坯料，所述坯料的成分按重量百分比計(jì)為:0.28 %的C，0.09 %的Si，0.95 %的Mn，1.20 %的Ce，0.60 %的Cu，0.10%的Al，0.05%的V，不大于0.001%的S，不大于0.001%的P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的舭，0.01%的La，0.01%的Co，0.02%的Zr,0.001 %的Ag，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。b、軋制，將冶煉好的坯料加 熱到1080°C，進(jìn)行熱軋，并在600°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗后冷軋成冷軋鋼板；c、退火，將所述冷軋鋼板以60°C /h的升溫速度加熱至850°C，保溫，然后空冷至280°C，接著，再以70°C /h的升溫速度加熱模套至480°C，保溫，然后油冷至280°C，然后空冷至室溫；d、熱鍛壓，將退火后的鋼板加熱至不低于600°C的條件下，進(jìn)行墩粗、拔長(zhǎng)操作不少于4次，并且每次墩粗、拔長(zhǎng)的鍛造比>4，之后再進(jìn)行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；e、磨平，將所述熱鍛壓工件進(jìn)行表面粗磨、精磨；f、深冷處理，將所述磨平加工后的工件進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3小時(shí)；g、整平，將所述深冷處理后的工件，通過精研磨再次進(jìn)行平整處理，去毛刺，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為62HRC。
[0022]實(shí)施例3:
[0023]用于速滑冰刀的碳鋼工件的生產(chǎn)方法包括以下步驟:a、冶煉坯料；，所述坯料的成分按重量百分比計(jì)為:0.32%的C，0.12%的Si, 0.95%的Mn，1.50%的Ce，0.60%的Cu，
0.08%的Al，0.05%的V，不大于0.001%的S，不大于0.001%的P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的Mo，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1080°C，進(jìn)行熱軋，并在630°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗后冷軋成冷軋鋼板；c、退火，將所述冷軋鋼板以60°C /h的升溫速度加熱至860°C，保溫，然后空冷至300°C，接著，再以80°C /h的升溫速度加熱模套至50(TC，保溫，然后油冷至30(TC，然后空冷至室溫；d、熱鍛壓，將退火后的鋼板加熱至不低于600°C的條件下，進(jìn)行墩粗、拔長(zhǎng)操作不少于4次，并且每次墩粗、拔長(zhǎng)的鍛造比> 4，之后再進(jìn)行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件；e、磨平，將所述熱鍛壓工件進(jìn)行表面粗磨、精磨；f、深冷處理，將所述磨平加工后的工件進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3小時(shí)；g、整平，將所述深冷處理后的工件，通過精研磨再次進(jìn)行平整處理，去毛刺，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為64HRC。
[0024]對(duì)比例1:
[0025]將與本發(fā)明實(shí)施例組成成分相同的碳鋼，在退火和熱鍛壓步驟后不經(jīng)過深冷處理，則最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度僅為55HRC，并且使用壽命大幅度縮短。
[0026]對(duì)比例2:
[0027]改變本發(fā)明實(shí)施例碳鋼的組成元素，不添加Mn、V、Cu和稀土元素，則采用同樣的熱處理和深冷處理步驟后，最終所得到的用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度僅為50HRC，耐磨性和使用壽命都出現(xiàn)明顯的下降。
[0028]由實(shí)施例1-3和對(duì)比例I和2可以看出，通過利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于速滑冰刀的碳鋼工件的生產(chǎn)方法，把Mn、V、Cu、Zr以及稀土元素作為有益的合金化元素引入到速滑冰刀用碳鋼中的新思路，錳和釩元素保證了碳鋼具有良好的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)，通過熱鍛壓和深冷處理的手段，使碳鋼提高了耐磨性能和使用壽命；此外，稀土元素的添加，細(xì)化了碳鋼組織，進(jìn)一步增強(qiáng)了碳鋼強(qiáng)度，并使碳鋼在實(shí)際應(yīng)用中保持了良好的力學(xué)性能。
[0029]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法，所述碳鋼工件的生產(chǎn)方法包括以下步驟:冶煉坯料、軋制、退火、熱鍛壓、磨平、深冷處理、整平，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件，其特征在于，在冶煉坯料步驟中，所述坯料的成分按重量百分比計(jì)為:0.23%~0.32%的C，0.08%~0.12% 的 Si，0.95%~1.05% 的 Mn，1.20%~1.50% 的 Ce，0.40%~0.60% 的Cu,0.05%~0.10% 的 Al，0.03%~0.05% 的 V，不大于 0.001% 的 S，不大于 0.001% 的 P，不大于0.10%的Mg，不大于0.10%的Mo，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法，其特征在于，所述碳鋼工件生產(chǎn)方法的步驟具體為: a、冶煉坯料； b、軋制，將冶煉好的坯料加熱到1050~1080°C，進(jìn)行熱軋，并在600~650°C卷取成卷材，將所述卷材酸洗后冷軋成冷軋鋼板； C、退火，將所述冷軋鋼板以50~60°C /h的升溫速度加熱至820°C~860°C，保溫，然后空冷至250~300°C，接著，再以60~80°C /h的升溫速度加熱模套至450°C~500°C，保溫，然后油冷至250~300°C，然后空冷至室溫； d、熱鍛壓，將退火后的鋼板加熱至不低于600°C的條件下，進(jìn)行墩粗、拔長(zhǎng)操作不少于4次，并且每次墩粗、拔長(zhǎng)的鍛造比> 4，之后再進(jìn)行滾圓、平整操作，從而獲得徑向具有纖維流向的熱鍛壓工件； e、磨平，將所述熱鍛壓工件進(jìn)行表面粗磨、精磨； f、深冷處理，將所述磨平加工后的工件進(jìn)行深冷處理，放置在溫度為_60°C的液氮深冷低溫箱中，保溫3~4小時(shí)； g、整平，將所述深冷處理后的工件，通過精研磨再次進(jìn)行平整處理，去毛刺，最終獲得用于速滑冰刀的碳鋼工件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法，其特征在于，所述坯料的成分還含有 0.005% ~0.01% 的 La，0.001% ~0.01% 的 Co，0.01% ~0.02% 的 Zr，0.001%~0.003% 的 Ag。
4.根據(jù)權(quán)利 要求2所述的用于速滑冰刀的碳鋼工件生產(chǎn)方法，其特征在于，所述最終獲得的用于速滑冰刀的碳鋼工件，其硬度為62~65HRC。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK103789630SQ201410035501
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】楊學(xué)焦 申請(qǐng)人:楊學(xué)焦