[發明專利]高合金管穿孔頂頭材料及其制造方法和表面處理方法

無效

• 申請號: 201210054886.9
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102586700A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 殷世春
• 申請（專利權）人: 宜興市景程模具有限公司
• 主分類號: C22C38/52
• 分類號: C22C38/52;C23C8/32
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所(普通合伙) 32208
• 代理人: 李妙英

技術領域

本發明涉及合金材料領域，尤其是指一種高合金管穿孔頂頭材料及其表面處理方法。

背景技術

無縫鋼管的形成過程中，穿孔頂頭是模具工具的重中之重，高溫的鋼坯在穿孔過程中，穿孔頂頭要承受來自擠壓、急驟的自身膨脹變形等各方面力的作用。工作條件極其惡劣，特別是在穿制高合金管時，其自身具有很好韌性，穿孔頂頭一般只能選用傳統價格、昂貴的全鉬頂頭穿制。業內技術人員均知，全鉬頂頭耐高溫，而且在穿孔過程中頂頭自身無需冷卻還可以連續穿制。要穿孔的此類高合金鋼，在高溫下表面不能接觸到水，不然會對管坯的產品質量產生極大的隱患，由于全鉬頂頭材質為粉末冶金組成，材料組織統散，硬度極低，在穿制鋼管中頂頭表面很容易磨損，頂頭使用壽命周期短，綜合性價比很低；如果采用合金較高的鎢鎳鉬氧化頂頭來穿制此類鋼，是可以有效地減少穿孔成本。但此類頂頭需要內腔用水冷卻，否則只能穿到1-2支，頂頭會出現鼻部塌腔，輾軋帶粘鋼，掉肉等現象嚴重，從而造成管坯材料報廢。中國專利ZL200910000886.9公開了一種鋼管熱穿孔頂頭新材料，由于其在材料里增加了MO和W元素的含量,同時加入了適量AL和稀土元素CE,提高了材料的強度、耐磨性能、硬度、塑性和熱穩定性，有效的克服了現有技術的缺點，降低了成本，但由于材料的種類復雜，制作時含量較難控制，所需的元素也不是平常容易取得的元素，制作成本較高，有待改進。

發明內容

本發明正是為了克服上述不足，提供一種成本適中，使用壽命長，性價比高的高合金管穿孔頂頭材料。主要創新在于改變頂頭的材質為鐵基含Co、Nb、V、S、P等頂頭材質，具體是這樣實施的：一種高合金管穿孔頂頭材料，其特征是該材料的成分（重量%）由:C：0.16-0.4%???Si：0.6-1.2%???Mn:0.4-1.2%???Cr:0.5-2%???Ni：2-5%???Mo：0.6-1.6%???W：0.5-2.5%???Co：0.8-1.2%??Nb：0.3-0.6%??V：0.3-0.6%???S≤0.01%??P≤0.01%?，余量為鐵及不可避免的微量雜質。

下面分別介紹各個合金元素在本發明高合金管穿孔頂頭材料中的作用：

1.C含量（重量百分比以下均同）0.16-0.4，C是碳化物形成元素，適量的碳能提高剛的硬度，但過量的碳的存在，減少了鋼的韌性，不利于氧化和氮化處理，對惡劣的工況使用不利，不利于形成致密的氧化層。

2.Si含量0.6-1.2，加入適量的Si可以提高氧化層與基體的粘接性，提高合金的抗高溫回火性能，這對提高頂頭的使用壽命是必不可少的。

3.Mn含量0.4-1.2，加入適量的Mn,大大提高了穿孔頂頭材料的高溫強度。

4.Cr含量0.5-2，同樣可以促進碳化物的形成，提高材料的高溫強度，但過多易造成材料的成本提高。

5.Ni含量2-5，提高材料的高溫強度。

6.Mo含量0.6-1.6，提高材料的熱強性能，耐磨性能和穩定性能，提高使用壽命。

7.W含量0.5-2.5，促進碳化物形成，通過固溶強化提高材料的硬度。

8.Co含量0.8-1.2，作為脫氧劑與除氣劑，在材料中引起晶內強化明顯可致密合金鋼的組織、細化晶粒、保持強度，明顯提高強度及韌性、增強抗蠕變性、增加耐磨性。

9.Ne含量0.3-0.6，作為煉鋼時很好的脫氧劑與除氣劑，在材料中引起晶內強化明顯可致密合金鋼的組織、細化晶粒、保持強度、明顯提高強度及韌性、增強抗蠕變性、增加耐磨性。

10.V含量0.3，加入適量在材料中提高強度和韌性，作為脫氧劑。

11.S含量≤0.01，加入適量元素提高高溫抗氧化性和耐氧化性和耐腐蝕性。

12.P含量≤0.01，加入適量元素提高高溫抗氧化性和耐氧化性和耐腐蝕性。

本發明通過在鐵基中加入適量的Co、Nb、V、S、P等元素材料，使此類鐵基合金具有足夠的高溫強度，合金元素W、Co、Mo、Cr、Nb、V在材料中引起晶內強化明顯，從而大大提高了合金鋼在高溫下的使用性能，因而基體在800℃及至1000℃以上的工作環境下，無須水內部冷卻，一般也不會發生斷裂及其他破壞現象。

這種頂頭材料的制造方法為：將上述元素按照比例放入中頻爐熔化，保溫溫度為1600-1750℃，鋼水出爐溫度為1460-1550℃，然后通過普通的砂型鑄造澆注成型頂頭的毛坯，冷卻后經完全退火，退火溫度為870-890℃，最后經機床加工成型。