一種低自噪聲特種鋼的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低自噪聲特種鋼的加工方法，是將原料配比好，進(jìn)行鍛造，熱處理，再置于充滿水蒸氣的容器中，于120～125℃、1.2～1.5MPa下保持2～4小時(shí)，再將水蒸氣置換為空氣，于150～155℃、1.2～1.5MPa下保持2～4小時(shí)后，得到；所述配比為：含有碳0.01～0.03％，鉻13～17％，鎳7～8％，銅0.1～0.12％，鎂0.4～0.5％，錳1～1.2％，其余為鐵。本發(fā)明首先增加了合金材料類別，調(diào)整了配比使得成品中含有合理配比的鎳、鉻、銅、鎂、錳等元素，大大增加特種鋼材的耐磨及抗腐蝕性能，易加工成型，具備較好的減震性能，自噪聲較低；其次在鋼材熱處理后進(jìn)行了后續(xù)表面處理，增加了鋼材表面的耐磨性能，減少磨損，進(jìn)一步減小了噪音的產(chǎn)生。
【專利說(shuō)明】
一種低自噪聲特種鋼的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種特種鋼的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)生產(chǎn)中，有些化工生產(chǎn)設(shè)備中的某些金屬部件在使用過(guò)程中不僅要經(jīng)受磨 損，同時(shí)耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液的腐蝕，因此對(duì)鋼的要求較為苛刻。
[0003] 隨著汽車、家電和建材等行業(yè)對(duì)所使用鋼板低成本、高耐蝕性的要求進(jìn)一步提高， 各大鋼廠及研究機(jī)構(gòu)不斷開(kāi)發(fā)出成本低廉、性能優(yōu)異的新型鍍層鋼板。鋅鋁鎂鍍層鋼板以 其優(yōu)異的耐蝕性目前得到國(guó)內(nèi)外大型鋼鐵廠商及家電、汽車制造商的重視，鋅鋁鎂鍍層鋼 板的品種開(kāi)發(fā)也日趨成熟。目前，韓國(guó)浦項(xiàng)、日本新日鐵及歐美大型鋼鐵公司已陸續(xù)開(kāi)發(fā)出 ZM、Z6A3M、Z10A3M等產(chǎn)品。專利CN101812653A、US6235410B1等開(kāi)發(fā)了含鋁、鎂的鋅基鍍層， 大大提尚了耐蝕性。
[0004] 鍍層的表面硬度是鍍層質(zhì)量及鍍層鋼板使用效果的重要指標(biāo)之一。鍍層鋼板在后 期使用中無(wú)法避免的要經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、搬運(yùn)、剪裁及加工等過(guò)程，而這些過(guò)程中經(jīng)常對(duì)鍍層表面 產(chǎn)生不同程度的劃傷，鍍層的硬度直接影響著鍍層抗劃傷的能力，即鍍層硬度越高，鍍層的 抗劃傷能力越強(qiáng)。。
[0005] 然而這樣的表面處理方法并不能完全提高鋼材的耐蝕性能，一旦表面被劃傷，鋼 材就會(huì)被腐蝕。而且這樣的表面處理不僅使得過(guò)程更加復(fù)雜，而且使生產(chǎn)廠商的制造成本 提升。
[0006] 同時(shí)在機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪機(jī)構(gòu)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳遞功率大、傳動(dòng) 效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而使用十分廣泛。齒輪機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是振動(dòng)和噪聲較大。 因此，是否有更好的更合適的方法可以解決上述問(wèn)題，是值得研究的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種低自噪聲特種鋼的加 工方法。
[0008] 技術(shù)方案:本發(fā)明所述的低自噪聲特種鋼的加工方法是將原料配比好，進(jìn)行鍛造， 熱處理，再置于充滿水蒸氣的容器中，于120~125°C、1.2~1.5MPa下保持2~4小時(shí)，再將水 蒸氣置換為空氣，于150~155°C、1.2~1.5MPa下保持2~4小時(shí)后，得到;所述原料配比按照 質(zhì)量百分比為：含有碳0.01~0.03%，鉻13~17%，鎳4~8%，銅0.1~0.12%，鎂0.4~ 0.5%，錳1~1.2%，其余為鐵。在鋼材熱處理后，又進(jìn)行了后續(xù)的表面處理，解決了易生銹 的問(wèn)題，同時(shí)增加了鋼材表面的耐磨性能，減少磨損，減小了噪音產(chǎn)生的可能。
[0009] 上述的熱處理方法，是將鋼材加熱至860~880°C保溫1~2小時(shí)，經(jīng)過(guò)等溫退火和 一般退火后出爐，再經(jīng)過(guò)兩次預(yù)熱，溫度升高至1220~1280°C保持0.5~1小時(shí)，然后進(jìn)行淬 火，淬火后立即進(jìn)行回火，共三次回火。預(yù)熱后當(dāng)溫度升高到1220~1280°C時(shí)，各種合金鋼 在奧氏體中的溶解度也慢慢增加，但是，時(shí)間稍長(zhǎng)，會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大，甚至?xí)霈F(xiàn)晶界溶化， 因此，最優(yōu)的時(shí)間是0.5小時(shí)。
[0010] 所述的等溫退火是在冷卻至720~750°C時(shí)保溫2小時(shí);然后進(jìn)行一般退火，冷卻至 550 °C以下出爐。硬度為207~225HBW，組織為索氏體+碳化物。
[0011] 所述的兩次預(yù)熱，第一次預(yù)熱是升溫至600~650°C，保溫2小時(shí)；第二次預(yù)熱是升 溫至800~850°C，保持2小時(shí)。這樣的加熱工藝可避免由于熱應(yīng)力而造成的變形和開(kāi)裂。
[0012] 所述的淬火介質(zhì)為白油與鈉鹽的混合物。所述的鈉鹽為硝酸鈉和亞硝酸鈉。淬火 介質(zhì)中的各成分：白油、硝酸鈉、亞硝酸鈉的配比為10:3: 2。淬火后的組織為馬氏體+碳化物 +殘留奧氏體(25~30% )。
[0013] 所述的回火共進(jìn)行三次，第一次回火只對(duì)淬火馬氏體起到回火作用，在回火冷卻 過(guò)程中，發(fā)生殘留奧氏體的轉(zhuǎn)變，同時(shí)產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力。經(jīng)第二次回火，沒(méi)有徹底轉(zhuǎn)變的殘 留奧氏體繼續(xù)發(fā)生新的轉(zhuǎn)變，又產(chǎn)生新的應(yīng)力。這就需要第三次回火，本發(fā)明的三次回火分 別為:第一次為560 °C 1小時(shí);第二次550 °C 1.5小時(shí);第三次560 °C 1小時(shí)。三次回火后仍保留1 ~3%的殘留奧氏體。通過(guò)上述方法，可以消除淬火應(yīng)力，減少奧氏體量，穩(wěn)定組織，達(dá)到性 能要求。
[0014] 本發(fā)明還公開(kāi)了該低自噪聲特種鋼的配比，其成分按照重量百分比為：含有碳 0.01~0.03%，鉻 13~17%，鎳4~8%，銅0.1~0.12%，鎂0.4~0.5%，錳1~1.2%，其余為 鐵。
[0015] 我們研究發(fā)現(xiàn)在普通的碳素鋼中，加入鉻能夠有效地提高鋼材的淬火性和回火阻 抗性，提高鋼材的強(qiáng)度，并且鉻還可以降低碳的活度，提高鋼材的浸碳性，并形成微細(xì)碳化 物，可降低加熱、乳制和熱處理過(guò)程中的鋼材表面脫碳和石墨化傾向，提高韌性和耐磨損 性;但是，鉻含量過(guò)高時(shí)，反而大量形成鉻的碳化物，惡化鋼材的彈減性能和韌性。因此，在 本發(fā)明中，控制鋼材中鉻的含量為13~17% (質(zhì)量百分比），最優(yōu)含量為16%。
[0016] 同時(shí)，加入少量的鎳，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕，而且更為堅(jiān)韌，有磁性和良好 的可塑性，焊接性能也好;在650~1000°C高溫下有較高的強(qiáng)度和抗氧化、抗燃?xì)飧g能力。 在本發(fā)明中，控制在鋼材中鎳的含量為4%~8%，最優(yōu)含量為6%。
[0017] 此外，我們還發(fā)現(xiàn)加入微量的銅一方面可以提高鋼材耐大氣腐蝕的性能，另一方 面可以和錳協(xié)同作用，使得本特種鋼被敲擊時(shí)發(fā)出的聲響相對(duì)沉悶暗啞，自噪聲較低，具有 一定的降噪作用，滿足了對(duì)音噪要求更高的應(yīng)用需求。
[0018] 此外，加入少量的鎂和錳，在本加工方法中，可使得金屬的晶粒變細(xì)，且分布均勻， 且晶粒間間隔小，易加工成型的同時(shí)，較之于普通鋼材，其具備較好的減震性能，不易產(chǎn)生 噪音，在具備更高的耐磨性和耐高溫性的同時(shí)，進(jìn)一步滿足了對(duì)低自噪聲、高舒適性、高安 全性的應(yīng)用需求。
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案為:所述低自噪聲特種鋼，其成分質(zhì)量百分比為：含有碳 0.02%，鉻 16%，鎳 6%，銅0.1%，鎂 0.45%，錳1.1%，其余為鐵。
[0020] 更進(jìn)一步的，我們發(fā)現(xiàn)如果在上述技術(shù)方案中加入微量的鈮，可以增強(qiáng)鋼材的耐 腐蝕性，研究發(fā)現(xiàn)，原因在于本發(fā)明在進(jìn)行熱處理時(shí)，呈現(xiàn)奧氏體+碳化物的組織，碳化物的 存在，對(duì)鋼的耐蝕性有很大影響，奧氏體在高溫下加熱，由于晶界析出鉻的碳化物Cr 23C6,使 得晶界附近的含鉻量降低，引起晶間腐蝕。因此，我們?cè)谄渲屑尤胛⒘康拟?，使之?yōu)先與碳 結(jié)合形成NbC，其穩(wěn)定性高，使得鉻保留在基體中，避免晶界貧鉻，從而減輕剛的晶界腐蝕傾 向。此外，NbC在晶內(nèi)析出呈彌散分布，且高溫下不易長(zhǎng)大，可以提高本發(fā)明的高溫強(qiáng)度。對(duì) 于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，鈮的含量為〇. 3~0.8 %時(shí)，最為合適，優(yōu)選0.5 %。
[0021 ]本發(fā)明含銀的一個(gè)優(yōu)選方案為:所述低自噪聲特種鋼，其成分質(zhì)量百分比為:含有 碳0.02%，鉻 16%，鎳6%，銅0.1%，鎂0.45%，錳1.1%，鈮 0.5%，其余為鐵。
[0022]有益效果:本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法可以有效的提高鋼材的耐腐蝕性能，首先增加 了合金材料類別，調(diào)整了各種材料元素的比例成分，使得不銹鋼成品中含有合理配比的鎳、 鉻、銅、鎂、錳等元素，大大增加特種鋼材的耐磨及抗腐蝕性能，易加工成型，具備較好的減 震性能，自噪聲較低，解決了零件易磨損、噪音大的問(wèn)題;其次，在鋼材熱處理后，又進(jìn)行了 后續(xù)的表面處理，解決了易生銹的問(wèn)題，同時(shí)增加了鋼材表面的耐磨性能，減少磨損，進(jìn)一 步減小了噪音產(chǎn)生的可能。此外，本發(fā)明通過(guò)特殊的熱處理使得鋼材的具有較好的力學(xué)性 能。
【具體實(shí)施方式】：
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 鋼材各元素配比為：碳0.01%，鉻13%，鎳4%，銅0.1%，鎂0.4%，錳1%，其余為 鐵。進(jìn)行常規(guī)的鍛造后，將鋼材加熱至860°C保溫1小時(shí)，冷卻至720°C時(shí)保溫2小時(shí);然后進(jìn) 行一般退火，冷卻至550°C以下出爐，然后第一次預(yù)熱是升溫至600°C，保溫2小時(shí);第二次預(yù) 熱是升溫至800°C，保持2小時(shí)。溫度升高至1220°C保持0.5小時(shí)，然后進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì)為 白油與硝酸鈉、亞硝酸鈉的混合物（白油：硝酸鈉:亞硝酸質(zhì)量比為10 :3: 2)，淬火后立即進(jìn) 行回火，第一次回火為560 °C 1小時(shí);第二次回火550°C 1.5小時(shí);第三次回火560°C 1小時(shí)，冷 缺至室溫，再置于充滿水蒸氣的容器中，于120°C、1.2MPa下保持2小時(shí)，再將水蒸氣置換為 空氣，于150°C、1.2MPa下保持2小時(shí)后，得到。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為222HBW。 [0025] 實(shí)施例2
[0026] 鋼材各元素配比為:碳0.03%，鉻17%，鎳8%，銅0.12%，鎂0.5%，錳1.2%，其余 為鐵。進(jìn)行常規(guī)的鍛造后，鋼材加熱至880°C保溫1小時(shí)，冷卻至750°C時(shí)保溫2小時(shí);然后進(jìn) 行一般退火，冷卻至550°C以下出爐，然后第一次預(yù)熱是升溫至650°C，保溫2小時(shí);第二次預(yù) 熱是升溫至850°C，保持2小時(shí)。溫度升高至1280°C保持1小時(shí)，然后進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì)為白 油與硝酸鈉、亞硝酸鈉的混合物（白油：硝酸鈉：亞硝酸質(zhì)量比為10:3: 2)，淬火后立即進(jìn)行 回火，第一次回火為560 °C 1小時(shí)；第二次回火550 °C 1.5小時(shí)；第三次回火560 °C 1小時(shí)。冷缺 至室溫，再置于充滿水蒸氣的容器中，于125°C、1.5MPa下保持4小時(shí)，再將水蒸氣置換為空 氣，于155°C、1.5MPa下保持4小時(shí)后，得到。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為226HBW。 [0027] 實(shí)施例3
[0028] 鋼材各元素配比為:含有碳0.02%，鉻16%，鎳6%，銅0.1%，鎂0.45%，錳1.1%， 其余為鐵。進(jìn)行常規(guī)的鍛造后，鋼材加熱至870°C保溫2小時(shí)，冷卻至730°C時(shí)保溫2小時(shí)；然 后進(jìn)行一般退火，冷卻至550°C以下出爐，然后第一次預(yù)熱是升溫至620°C，保溫2小時(shí);第二 次預(yù)熱是升溫至820°C，保持2小時(shí)。溫度升高至1250°C保持1小時(shí)，然后進(jìn)行淬火，淬火介質(zhì) 為白油與硝酸鈉、亞硝酸鈉的混合物（白油：硝酸鈉:亞硝酸質(zhì)量比為10: 3: 2)，淬火后立即 進(jìn)行回火，第一次回火為560 °C 1小時(shí);第二次回火550°C 1.5小時(shí);第三次回火560°C 1小時(shí)。 冷缺至室溫，再置于充滿水蒸氣的容器中，于120°C、1.4MPa下保持3小時(shí)，再將水蒸氣置換 為空氣，于155°C、1.4MPa下保持3小時(shí)后，得到。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為 227HBW。
[0029] 實(shí)施例4
[0030] 鋼材各元素配比為:碳0.01%，鉻13%，鎳4%，銅0.1 %，鎂0.4%，錳1%，鈮0.3%， 其余為鐵。進(jìn)行常規(guī)的鍛造后，將鋼材加熱至860°C保溫1小時(shí)，冷卻至720°C時(shí)保溫2小時(shí)； 然后進(jìn)行一般退火，冷卻至550°C以下出爐，然后第一次預(yù)熱是升溫至600°C，保溫2小時(shí);第 二次預(yù)熱是升溫至800°C，保持2小時(shí)。溫度升高至1220°C保持0.5小時(shí)，然后進(jìn)行淬火，淬火 介質(zhì)為白油與硝酸鈉、亞硝酸鈉的混合物（白油:硝酸鈉:亞硝酸質(zhì)量比為10: 3: 2)，淬火后 立即進(jìn)行回火，第一次回火為560 °C 1小時(shí);第二次回火550 °C 1.5小時(shí);第三次回火560 °C 1小 時(shí)，冷缺至室溫，再置于充滿水蒸氣的容器中，于120°C、1.2MPa下保持2小時(shí)，再將水蒸氣置 換為空氣，于150°C、1.2MPa下保持2小時(shí)后，得到。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度為 231HBW。
[0031] 實(shí)施例5
[0032] 鋼材各元素配比為：碳0.03%，鉻17%，鎳8%，銅0.12%，鎂0.5%，錳1.2%，鈮 0.8%，其余為鐵。進(jìn)行常規(guī)的鍛造后，鋼材加熱至880°C保溫1小時(shí)，冷卻至750°C時(shí)保溫2小 時(shí)；然后進(jìn)行一般退火，冷卻至550°C以下出爐，然后第一次預(yù)熱是升溫至650°C，保溫2小 時(shí)；第二次預(yù)熱是升溫至850°C，保持2小時(shí)。溫度升高至1280°C保持1小時(shí)，然后進(jìn)行淬火， 淬火介質(zhì)為白油與硝酸鈉、亞硝酸鈉的混合物（白油:硝酸鈉:亞硝酸質(zhì)量比為10:3:2)，淬 火后立即進(jìn)行回火，第一次回火為560°C1小時(shí)；第二次回火550 °C 1.5小時(shí)；第三次回火560 °C 1小時(shí)。冷缺至室溫，再置于充滿水蒸氣的容器中，于125°C、1.5MPa下保持4小時(shí)，再將水 蒸氣置換為空氣，于155°C、1.5MPa下保持4小時(shí)后，得到。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度 為230HBW。
[0033] 實(shí)施例6
[0034] 鋼材各元素配比為:含有碳0.02%，鉻16%，鎳6%，銅0.1%，鎂0.45%，錳1.1%， 鈮0.5%，其余為鐵。進(jìn)行常規(guī)的鍛造后，鋼材加熱至870°C保溫2小時(shí)，冷卻至730°C時(shí)保溫2 小時(shí);然后進(jìn)行一般退火，冷卻至550°C以下出爐，然后第一次預(yù)熱是升溫至620°C，保溫2小 時(shí)；第二次預(yù)熱是升溫至820°C，保持2小時(shí)。溫度升高至1250°C保持1小時(shí)，然后進(jìn)行淬火， 淬火介質(zhì)為白油與硝酸鈉、亞硝酸鈉的混合物（白油:硝酸鈉:亞硝酸質(zhì)量比為10:3:2)，淬 火后立即進(jìn)行回火，第一次回火為560°C1小時(shí)；第二次回火550 °C 1.5小時(shí)；第三次回火560 °C1小時(shí)。冷缺至室溫，再置于充滿水蒸氣的容器中，于120°C、1.4MPa下保持3小時(shí)，再將水 蒸氣置換為空氣，于155°C、1.4MPa下保持3小時(shí)后，得到。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，所制得的特種鋼硬度 為233HBW。
[0035] 實(shí)施例7
[0036] 將上述所得到的鋼材進(jìn)行耐腐蝕測(cè)試，分別浸于水、醋酸、氨水、濃硫酸中，24個(gè)小 時(shí)后。所得結(jié)果如下：（表中數(shù)值為:質(zhì)量減少百分比）

[0038]以上實(shí)施列對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成限定，相關(guān)工作人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍 內(nèi)，所進(jìn)行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于將原料配比好，進(jìn)行鍛造，熱處理，再 置于充滿水蒸氣的容器中，于120~125°C、1.2~1.5MPa下保持2~4小時(shí)，再將水蒸氣置換 為空氣，于150~155°C、1.2~1.5MPa下保持2~4小時(shí)后，得到;所述原料配比按照質(zhì)量百分 比為：含有碳0.01~0.03%，鉻13~17%，鎳4~8%，銅0.1~0.12%，鎂0.4~0.5%，錳1~ 1.2%，其余為鐵。2. 如權(quán)利要求1所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的熱處理為:將鋼 材加熱至860~880°C保溫1~2小時(shí)，經(jīng)過(guò)等溫退火和一般退火后出爐，再經(jīng)過(guò)兩次預(yù)熱，溫 度升高至1220~1280°C保持0.5~1小時(shí)，然后進(jìn)行淬火，淬火后立即進(jìn)行回火，共三次回 火。3. 如權(quán)利要求2所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的等溫退火是在 冷卻至720~750°C時(shí)保溫2小時(shí);然后進(jìn)行一般退火，冷卻至550°C以下出爐。4. 如權(quán)利要求2所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的兩次預(yù)熱，第一 次預(yù)熱是升溫至600~650 °C，保溫2小時(shí);第二次預(yù)熱是升溫至800~850 °C，保持2小時(shí)。5. 如權(quán)利要求2所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的淬火介質(zhì)為白 油與鈉鹽的混合物。6. 如權(quán)利要求2所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的鈉鹽為硝酸鈉 和亞硝酸鈉。7. 如權(quán)利要求2所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于白油、硝酸鈉、亞硝酸 鈉的配比為10:3:2。8. 如權(quán)利要求2所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于所述的三次回火，第一 次為560 °C 1小時(shí);第二次550 °C 1.5小時(shí);第三次560 °C 1小時(shí)。9. 如權(quán)利要求1所述的低自噪聲特種鋼的加工方法，其特征在于，所述原料還包括鈮， 其質(zhì)量百分比為0.3~0.8%。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK105821340SQ201610349576
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張斌
【申請(qǐng)人】江蘇金基特鋼有限公司