專利名稱：一種高耐磨性織針用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針織機械用鋼領(lǐng)域，具體的說是織針用鋼，一種含Ti高耐磨性織針用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
織針是各種針織機械上的重要工作機件，其質(zhì)量水平和高低反映在使用性能和壽命兩方面。眾所周知，國產(chǎn)織針與國外先進水平相比一直有較大的差距，除了制造精度低以外，織針?biāo)玫脑牧?、熱處理和表面處理的設(shè)備以及各項技術(shù)也是重要的影響因素，相對來說還是比較薄弱的。隨著針織工業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)許多針織廠家陸續(xù)進口了一些緯編大圓機、經(jīng)偏機、電腦橫機、自動襪機等針織機。在這些高精度、高速度、高性能的針織設(shè)備上，需要配備性能優(yōu)良的織針。由于國內(nèi)紡織器材行業(yè)還比較落后，傳統(tǒng)產(chǎn)品的織針檔次偏低，無法適應(yīng)現(xiàn)代高速、多路針織機和腐蝕性很強的化纖針織的要求，所以長期依賴進口。進口織針，不但價格昂貴，增加了針織工廠的開支，而且進口周期較長，有時甚至“遠(yuǎn)水解不了近渴”。目前國內(nèi)生產(chǎn)的T9A(成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C 0. 85-0. 94 %, Si ^ 0. 35%,Mn ^ 0. 40%, P ^ 0. 03%, S ^ 0. 02% )，這種鋼的組織中夾雜較少，其組織為針狀馬氏體加上少量殘余奧氏體和碳化物顆粒。T9A的組織中碳化物比較細(xì)小但是分布不夠均勻，并且組織中的大部分碳化物都融入到了奧氏體中，這樣使熱處理之后組織中的殘余奧氏體的含量增多，影響了材料的硬度和耐磨性能；對織針材料除要求具有一定的硬度和優(yōu)良的耐磨性以外，由于織針在使用過程中承受反復(fù)的和周期性的疲勞應(yīng)力，還必須具備一定的抗疲勞強度。但T9A所包含的成分綜合制作出的織針抗疲勞強度不強，無法很好的適應(yīng)針織的高強度運作。上述T9A鋼采用電弧爐熔煉，澆鑄成鋼錠鍛造開坯，具體步驟依次為煉鋼、鍛造、熱處理，最后形成產(chǎn)品。其鍛造的加熱溫度為1100°c -1150°C，終鍛溫度為彡7500C，冷卻方式采用空冷。由于這種相對較大的鋼錠是多角錠型設(shè)計，因此熱應(yīng)力敏感性較高，若鋼錠的入爐溫度高容易在加熱的過程中產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，并且在淬火加熱時溫度較高，淬火組織會較粗大，為針狀馬氏體。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明涉及一種高耐磨性織針用鋼及其制造方法，目的是提供一種具有高的強韌性配合，以及高硬度，高耐磨性等特點的冷作模具鋼。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種高耐磨性織針用鋼，其成分(重量％)包括C 0.8 1.2%，Si 0.1 0.4%，Mn 0. 4 0. 6%, Nb 0. 1 0. 15%, V 0. 1 0. 15%, Ni 0. 1 0. 3%, Cr 0. 1 0. 3%,余量為狗與不可避免的雜質(zhì)。
作為優(yōu)選，其成分(重量％ )還包括P彡0. 02%，S彡0. 02%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。以下是本發(fā)明主要元素的作用及其限定說明C 0. 8 1. 2%碳元素是高強韌性冷作模具鋼的主要化學(xué)元素之一，是形成釩碳化物、鉬碳化物和鉻碳化物等各種碳化物的不可缺少的基本元素，也是影響鋼的成分偏析和鋼的組織均勻性的重要元素，溶解在馬氏體中能夠保證馬氏體擁有良好的強度和淬透性。鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低。本發(fā)明鋼中的C含量保持在0. 8 1.2%，既能保證基體中形成充分的碳化物，又能使組織中馬氏體的含碳量充分，使材料有良好的強韌性配合。Si 0.1 0.4%Si溶于基體中能夠提高基體強度，回火時能夠阻礙馬氏體的分解提高了鋼的回火穩(wěn)定，在煉鋼過程中能夠起到還原劑和脫氧劑的作用。但含量高時會明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性能及表面質(zhì)量，易導(dǎo)致冷脆，還降低鋼的被切削性，對中、高碳鋼回火時易產(chǎn)生石墨化。因此將Si的含量控制在0. 1 0. 4%。Mn 0.4 0.6%一定量的Mn能固溶于狗，形成含Mn的鐵素體，對鋼有一定強化作用。所以Mn對碳鋼的性能有良好的作用，但含量過高會大幅度改變鋼的性能，如增加晶粒粗化，有回火脆性傾向等；將Mn控制在0. 4 0. 6%范圍內(nèi)目的是增加基體的強度，并使材料的性能穩(wěn)定。Cr 0.1 0.3%加熱時溶入奧氏體的Cr，強烈提高淬透性。鋼中的Cr，一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高其穩(wěn)定性；一部分溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強化，提高鐵素體的強度和硬度。將Cr控制在0. 1 0. 3%—方面保證材料有良好的淬透性能，另一方面控制Cr消耗的C，使材料的基體有足夠的強度，保證材料的硬度和耐磨性。Nb 0. 1 0. 15%，V 0. 1 0. 15%Nb、V及碳、氮化物在奧氏體中的溶解度較大溫度較低時，奧氏體為過飽和固溶體，此時變形會誘導(dǎo)過飽和奧氏體發(fā)生沉淀，這些細(xì)小的沉淀物較多的分布于變形的奧氏體晶界或亞晶附近，抑制了晶界遷移而對再結(jié)晶具有顯著的延遲效果。在鋼中添加微量的Nb、V，一方面，可在減少碳含量的同時提高強度，從而提高鋼的焊接性能；另一方面，將不純物質(zhì)如氧、氮、硫等固定起來，從而改善鋼的可焊性；其次，由于其微觀質(zhì)點的作用，例如V容易和C結(jié)合形成MC型碳化物，這類碳化物的硬度很高，能夠很好的提高材料的耐磨性能。本發(fā)明鋼與國產(chǎn)的T9A相比加入了 Nb和V，能夠很好的提高材料的強韌性能和耐磨性。Ni 0.1 0.3%M能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。本設(shè)計中的鎳元素是控制在少量的范圍，鎳元素本身不是碳化物形成元素，在鋼的基體中不會起到強化的作用，但是過多的鎳元素會造成金屬間化合物的結(jié)合作用，從而降低鋼的性能，所以控制鎳元素在鋼種的含量對防止鋼的性能的下降起到一定的作用。本發(fā)明鋼在國產(chǎn)的T9A的基礎(chǔ)上加入了 0. 1 0. 3%的Ni能夠很好的提高材料的強韌性。
P^O. 02%, S^O. 02%對織針材料除要求具有一定的硬度和優(yōu)良的耐磨性以外，由于織針在使用過程中承受反復(fù)的和周期性的疲勞應(yīng)力，因此，要求制作織針的材料具有高的抗疲勞強度，對鋼中的非金屬夾雜物應(yīng)有較嚴(yán)格要求。磷是鋼中的有害元素，增加鋼的脆性，降低鋼的沖擊韌性。硫元素在一定的程度上容易造成鋼的加工性能的惡化，容易使得鋼在熱加工的過程中產(chǎn)生過熱和過燒現(xiàn)象。本發(fā)明鋼嚴(yán)格的控制P和S的含量，并控制組織中的夾雜物的級別，保證材料擁有良好的周期疲勞性能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于高耐磨性織針用鋼的制造方法，該方法包括如下步驟1)、按照本發(fā)明的化學(xué)成分的配比，采用感應(yīng)爐中進行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠；2)、將上述鋼錠加熱至1000°C 1030°C溫度范圍內(nèi)保溫3 5小時；3)、經(jīng)過鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料放入加熱爐中退火，退火溫度為680°C 700°C，退火時間為3 5小時，爐冷至350 450°C后出爐空冷。4)、將所得的鋼料再經(jīng)過淬火，回火。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的鋼錠在入爐加熱時，入爐溫度控制在500°C 600°C。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的鋼錠加熱中升溫速度控制在60°C /h 120°C /h。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的開坯開鍛溫度為900°C 950°C，終軋或終鍛溫度為彡 650"C。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的經(jīng)過鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料直徑為0. 38mm。作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的退火溫度為700°C，退火時間為3. 5小時，爐冷至400 V后
出爐空冷。本發(fā)明采取了上述幾種措施進行改進，有益效果顯著a、鋼錠的入爐溫度控制在500°C 600°C，升溫速度控制在60°C /h 120°C /h可以防止鋼錠在加熱的過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，在加熱至1000°C 1030°C后保溫3 5小時，使得鋼錠的整個表面至心部的溫度都可以保持均勻，這樣可以改善鋼錠的可鍛形，防止鋼在鍛造過程中的開裂傾向，并可以改善鋼的顯微組織指標(biāo)，提高鋼的強度和韌性。b、由于這種鋼在900°C 950°C溫度范圍是鋼的奧氏體單相組織區(qū)域，有著最佳的高溫?zé)崴苄裕欣诟邷刈冃渭庸ぬ幚?，不容易產(chǎn)生高溫?zé)峒庸ら_裂。C、由于鋼錠終軋溫度對鋼錠軋制質(zhì)量有著重要的影響，徑鍛機停鍛溫度低于所規(guī)定的控制范圍，非常容易引起鋼錠在徑鍛機鍛造開坯過程中產(chǎn)生鋼錠開裂，但是，停鍛溫度過高于控制范圍容易引起鋼在徑鍛機鍛造開坯后產(chǎn)生鋼組織粗晶現(xiàn)象，并形成嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物，降低鋼的性能。d、經(jīng)過淬火回火之后，本發(fā)明鋼與國產(chǎn)的T9A相比較，其組織中含有更多的彌散細(xì)小的碳化物。本發(fā)明鋼的強韌性和耐磨性得到了提高。


圖1為本發(fā)明實施例1在推薦工藝為900°C淬火250°C回火后，與T9A兩者的硬度比較；圖2是本發(fā)明鋼在不同倍率下的金相照片，(a) 100X，(b)500X。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。實施例1本實例中，采用冷作模具鋼的組成成分及其重量百分比如下C l%,Si 0. 2%,Mn 0. 55%, Cr 0. 2%, V 0. l%,Ni 0. l%,Nd 0. 1%,P 0. 02%,S 0.02%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。本實施例中，冷作模具鋼的工藝過程和步驟如下按照本發(fā)明的化學(xué)成分的配比，采用感應(yīng)爐中進行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠；將上述鋼錠加熱至1000 1020°C溫度范圍內(nèi)保溫4小時后進行鍛造加工；始鍛溫度900 930°C，終鍛溫度> 850°C。經(jīng)過鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后直徑為0. 38mm ；將鍛造后的鋼料放入加熱爐中退火，退火溫度為680°C 700°C，退火時間為3. 5h，爐冷至400°C后出爐空冷。最后將所得的鋼料再經(jīng)過900°C的淬火，250°C的回火。主要工藝參數(shù)控制如下鋼錠在徑鍛機加熱爐內(nèi)以60°C /h 120°C /h的升溫速度加熱至1000°C 1020°C后保溫4小時由于這種相對較大的鋼錠是多角錠型設(shè)計，因此熱應(yīng)力敏感性較高，容易在加熱的過程中產(chǎn)生應(yīng)力裂紋，鋼錠的入爐溫度控制在500°C 600°C，升溫速度控制在60°C /h 120°C /h可以防止鋼錠在加熱的過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，在加熱至1000°C 1020°C后保溫4小時，使得鋼錠的整個表面至心部的溫度都可以保持均勻，這樣可以改善鋼錠的可鍛形，防止鋼在鍛造過程中的開裂傾向，并可以改善鋼的顯微組織指標(biāo)，提高鋼的強度和韌性。
圖1為本發(fā)明實施例1在推薦工藝為9000C淬火250°C回火后，與T9A兩者的硬度比較；本實施例所描述的高強韌性冷作模具鋼的硬度比T9A鋼有明顯的提高，硬度從59HRC提高到了 60. 5HRC。實施例2 6的具體化學(xué)成分(重量％ )見表1所示，工藝步驟與實施例1相同，參數(shù)控制見表2所示，性能指標(biāo)見表3所示。表 權(quán)利要求
1.一種高耐磨性織針用鋼，其特征在于，其成分(重量％)包括C 0.7 1.3%，Si0. 1 0. 4 %，Mn 0. 3 0. 5 %，P < 0. 02 %，S > 0. 02 %，Cr 0. 1 0. 25 %，Ni 0. 1 0. 25%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐磨性織針用鋼，其特征在于，其成分(重量％)還包括TiO. 1 0. 3%，余量為！^與不可避免的雜質(zhì)。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，它包括如下步驟1)、按照本發(fā)明的化學(xué)成分的配比，采用感應(yīng)爐中進行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠；2)、將上述鋼錠加熱至1000°C 1030°C溫度范圍內(nèi)保溫3 5小時；3)、經(jīng)過鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料放入加熱爐中退火，退火溫度為680°C 700°C，退火時間為3 5小時，爐冷至350 450°C后出爐空冷；4)、將所得的鋼料再經(jīng)過淬火，回火。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的鋼錠在入爐加熱時，入爐溫度控制在500°C 600°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的鋼錠加熱中升溫速度控制在60°C /h 120°C /h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的鍛造，開坯開鍛溫度為900°C 950°C，終軋或終鍛溫度為彡650°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，所述的經(jīng)過鍛造、拐彎、壓扁，以及銑銷之后的鋼料直徑為0. 38mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，退火溫度為700°C，退火時間為3. 5小時，爐冷至400°C后出爐空冷。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7所述的高耐磨性織針用鋼的制造方法，其特征在于，退火溫度為700°C，退火時間為3. 5小時，爐冷至400°C后出爐空冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及針織機械用鋼領(lǐng)域，具體是一種高耐磨性織針用鋼及其制造方法。其成分(重量％)包括C 0.8～1.2％，Si 0.1～0.4％，Mn 0.4～0.6％，Nb 0.1～0.15％，V 0.1～0.15％，Ni 0.1～0.3％，Cr 0.1～0.3％，余量為Fe與不可避免的雜質(zhì)，采用感應(yīng)爐中進行熔煉之后澆鑄成的鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，液體金屬經(jīng)過渣池的渣層下落至下面的水冷結(jié)晶器中，再重新凝固成鋼錠，將其加熱至1000℃～1030℃溫度范圍內(nèi)保溫3～5小時，經(jīng)過鍛造、拐彎、壓扁以及銑銷之后再進行熱處理，得到具有高的強韌性配合，高硬度，高耐磨性等特點的冷作模具鋼。
文檔編號C22B9/18GK102383052SQ20111030988
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者劉愛蓮, 徐鵬飛, 柴紅梅, 汪宏斌, 翁榮弟, 韋習(xí)成 申請人:浪莎針織有限公司