一種低成本液壓泵材料及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低成本液壓泵材料及其制備工藝，該液壓泵材料的化學成分百分比含量為：C0.37～0.44wt％、Si1.2～1.6wt％、Mn0.70～1.00wt％、Cr0.6～1.1wt％、S≤0.020wt％、P≤0.020wt％、B0.0005～0.0035wt％，余量為Fe。其制備工藝為：按所述化學成分配比形成原料，將該原料采用電弧爐冶煉，經(jīng)LF爐精煉、真空除氣(VD)，連鑄或模鑄成錠坯，通過軋制或鍛造成液壓泵所需的棒材，將棒材機械加工形成泵體毛坯，經(jīng)1050℃±50℃覆銅工藝形成泵體。本發(fā)明可以避免或減少先共析鐵素體析出，提高泵體的強度，防止擠壓裝配銅套松動、脫出，滿足液壓泵對材料力學性能、氮化層深度和淬透性的要求。
【專利說明】
一種低成本液壓泵材料及其制備工藝
技術(shù)領域
[0001 ]本發(fā)明涉及栗材料領域，是一種低成本液壓栗材料及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 液壓行業(yè)常用的42CrMo、40Cr作為栗體材料，經(jīng)過覆銅、氮化、感應處理等一系列 熱處理后，經(jīng)機械加工達到產(chǎn)品規(guī)定的精度和性能要求。由于覆銅、氮化、感應處理等熱過 程對材料的組織、性能產(chǎn)生很大的影響，42CrMo在覆銅時先共析鐵素體析出較少是一種理 想的材料，但是其含有價格昂貴、儲量較少的Mo元素，價格波動很大且成本較高，使得栗體 成本難于控制，對企業(yè)的成本控制和經(jīng)營帶來很大風險;40Cr在覆銅時大量析出先共析鐵 素體，使得栗體的強度大幅降低，帶來"脫套"等問題，在高附加值的栗體無法使用。
[0003] 為了提高栗體質(zhì)量，日本川崎重工業(yè)技術(shù)研究所研制的海水栗選用不銹鋼作缸體 和柱塞的基體，并用陶瓷作為殼體襯里和柱塞表面強化噴涂材料；芬蘭Hytar Oy公司和 Tampere工業(yè)大學合作研制出端面配流式軸向柱塞高壓海水栗，主要結(jié)構(gòu)件使用AISI316不 銹鋼;丹麥Danfoss公司開發(fā)的海水栗主要零件采用超級雙相不銹鋼等特種材料，其他殼體 等機構(gòu)件則采用常規(guī)的雙向不銹鋼、AISI316、AISI302等材料；目前，國內(nèi)也開展了滲氮處 理ICr 13、2Cr 13馬氏體不銹鋼和I Cr 17鐵素體不銹鋼液壓栗實驗研究，但這些材料價格遠高 于42CrMo，不能滿足我國液壓栗市場的要求。由于價格的約束，開發(fā)價格在40Cr、42CrMo之 間且滿足采用1050°C覆銅、550°C氮化硬度、感應處理淬透性要求的低成本材料仍是一個極 大的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述不足，本發(fā)明向本領域提供一種低成本液壓栗材料及其制備工藝，使 其解決現(xiàn)有栗材40Cr采用1050°C覆銅出現(xiàn)先共析鐵素體導致基體強度低、引起栗體擠壓裝 配耐磨銅套"脫套"的技術(shù)問題。其采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0005] 該低成本液壓栗材料的化學成分百分比含量為：CO. 37~0.44wt %、Si 1.2~ 1.6wt%、Mn0.70~1.00wt%、Cr0.6~l.lwt%、S<0.020wt%、P<0.020wt%、B0.0005~ 0.0035wt%，余量為Fe。其制備工藝為：按上述配比形成原料，采用電弧爐冶煉，經(jīng)LF爐精 煉、真空除氣(VD)，連鑄或模鑄成錠坯，通過乳制或鍛造成液壓栗所需的棒材，將棒材機械 加工形成栗體毛坯。上述電弧爐冶煉，經(jīng)LF爐精煉、真空除氣(VD)的工藝亦可采用轉(zhuǎn)爐、RH 除氣工藝。
[0006] 栗體毛坯經(jīng)過熱處理后形成栗體;其中熱處理工藝包括覆銅、氮化、感應淬火，使 得栗體滿足摩擦副焊接、表面耐磨、環(huán)齒強化的綜合性能要求。覆銅工藝的溫度為1050°C± 50°C，本發(fā)明可以避免或減少先共析鐵素體析出，提高栗體的強度，防止擠壓裝配銅套松 動、脫出。該工藝制備得到的栗體，取樣材料抗拉強度大于900MPa、600°C±50°C氮化處理氮 化層深度大于0.3mm、感應處理齒部硬度大于65HRC范圍內(nèi)變化，滿足液壓栗等對材料力學 性能、氮化層深度和淬透性的要求。
[0007] 本發(fā)明在40Cr成分基礎上，通過添加 Mn、Si、B元素抑制40Cr先共析鐵素體析出，提 高了覆銅工藝后栗體的力學性能，具有更好的抗疲勞性能，滿足各類栗體使用的壽命要求。 制備的栗體抗拉強度、屈服強度、栗體硬度、氮化層硬度，氮化層深度、感應齒部硬度均高于 40Cr，并與42CrMo接近，可以替代40Cr提高栗體的性能，降低"脫套"等因素造成的廢品損 失;在高檔液壓栗采用本發(fā)明替代42CrMo可以大幅度降低貴重元素 Mo的消耗，并降低成本。
【附圖說明】
[0008] 圖1是40Crl050°C覆銅后齒部100倍金相組織圖。
[0009] 圖2是40Crl050°C覆銅后齒部200倍金相組織圖。
[0010] 圖3是42CrMol050°C覆銅后齒部100倍金相組織圖。
[0011] 圖4是42CrMol050°C覆銅后齒部200倍金相組織圖。
[0012]圖5是本發(fā)明1050°C覆銅后齒部100倍金相組織圖。
[0013]圖6是本發(fā)明1050°C覆銅后齒部200倍金相組織圖。
【具體實施方式】
[0014] 現(xiàn)結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步描述。
[0015] 實施例1:
[0016] 采用500公斤感應爐冶煉，模鑄成直徑400毫米的錠坯，經(jīng)750電液錘鍛造成直徑 125毫米的棒材，材料成分為CO · 38 %、Si 1 · 2wt %、MnO · 70wt %、CrO · 6wt %、SO · 015wt %、 P0.015wt%、B0.0015wt%，余量為Fe。
[0017] 通過機械加工制備栗體毛坯，采用1050°C ± 50°C覆銅工藝、600°C ± 50°C氮化處理 及感應處理。結(jié)果如下：1050 °C覆銅，栗體取樣材料抗拉強度915MPa; 550 °C氮化硬度652HV/ 5Kg，深度大于0.3111111;感應處理齒部硬度大于356狀，深度大于0.5111111，基體硬度346狀/ 0.3Kg，滿足液壓栗對材料力學性能、氮化層深度和淬透性的要求。
[0018] 實施例2:
[0019]采用500公斤感應爐冶煉，模鑄成直徑400毫米的錠坯，經(jīng)750電液錘鍛造成直徑 125毫米的棒材，材料成分為00.44*1:%、3;[1.6￥1:%、]\1111.0(^1:%、01.1￥1:%、30.01〇￥1:%、 P0.016wt%、B0.0030wt%，余量為Fe。
[0020] 通過機械加工制備栗體毛坯，采用1050°C ± 50°C覆銅工藝、600°C ± 50°C氮化處理 及感應處理。結(jié)果如下：1050 °C覆銅，栗體取樣材料抗拉強度923MPa、550 °C氮化硬度665HV/ 5Kg，深度大于0.3111111;感應處理齒部硬度大于534狀，深度大于0.5111111，基體硬度346狀/ 0.3Kg，滿足液壓栗對材料力學性能、氮化層深度和淬透性的要求。
[0021] 實施例3:
[0022]采用50噸電弧爐冶煉，然后經(jīng)LF爐精煉、真空除氣(VD)，除氣后模鑄制備成錠坯， 經(jīng)鍛造成栗體使用的棒材，材料成分為C0.40wt%、Sil .4wt%、Mn0.90wt%、Cr0.9wt%、 S0.014wt%、P0.020wt%、B0.00165wt%，余量為Fe。
[0023] 通過機械加工制備栗體毛坯，在生產(chǎn)線與42CrM〇、40Cr進行對比試驗結(jié)果如下：
[0024]試驗采用1050°C覆銅，栗體取樣測量基體材料抗拉強度，550°C氮化測量氮化層硬 度、深度，感應處理和解剖后測量齒部硬度、深度和基體硬度，產(chǎn)品考核對比結(jié)果見表1，基 體力學性能及硬度對比結(jié)果見表2,40Cr先共析鐵素體見附圖1、附圖2,42CrMo先共析鐵素 體見附圖3、附圖4,本發(fā)明先共析鐵素體見附圖5、附圖6。
[0025] 弄1太發(fā)明產(chǎn)品對比這合結(jié)里
[0029]對比附圖1到附圖6,本發(fā)明通過材料成分的調(diào)整達到了抑制40Cr先共析鐵素體目 的。通過表1可以看出本發(fā)明制備的栗體硬度、氮化層硬度，氮化層深度、感應齒部硬度均高 于40Cr，并與42CrMo接近;通過表2可以看出本發(fā)明栗體抗拉強度、屈服強度大于40Cr，并與 42CrMo接近，伸長率大于42CrMo,并與40Cr接近，經(jīng)氮化、感應處理后硬度優(yōu)于40Cr及 42CrM 〇,滿足液壓栗的使用要求。
【主權(quán)項】
1. 一種低成本液壓栗材料，其特征在于該液壓栗材料的化學成分百分比含量為:CO. 37 ~0.44wt%、Sil.2~1.6wt%、Mn0.70~1.00wt%、Cr0.6~l.lwt%、S<0.020wt%K 0 · 020wt %、B0 · 0005~0 · 0035wt %，余量為Fe。2. -種如權(quán)利要求1所述的低成本液壓栗材料的制備工藝，其特征在于該制備工藝為： 按所述化學成分配比形成原料，將該原料采用電弧爐冶煉，經(jīng)LF爐精煉、真空除氣(VD)，連 鑄或模鑄成錠坯，通過乳制或鍛造成液壓栗所需的棒材。3. -種如權(quán)利要求1所述的低成本液壓栗材料的制備工藝，其特征在于該制備工藝為： 按所述化學成分配比形成原料，將該原料采用轉(zhuǎn)爐、RH除氣工藝，連鑄或模鑄成錠坯，通過 乳制或鍛造成液壓栗所需的棒材。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低成本液壓栗材料的制備工藝，其特征在于所述棒材經(jīng)機 械加工形成栗體毛坯，栗體毛坯經(jīng)1050°C±5(TC覆銅工藝處理。
【文檔編號】C22C38/02GK106086693SQ201610543486
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】袁書強, 郁浩峰, 程興旺
【申請人】袁書強, 郁浩峰, 程興旺