本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種新型鋼滲氮頂頭及其加工工藝。
背景技術(shù)：
：頂頭作為無(wú)縫鋼管生產(chǎn)必備的工具，工作環(huán)境通常是高溫高壓的，同時(shí)又要保證頂頭表面沒(méi)有任何可能影響無(wú)縫鋼管質(zhì)量的瑕疵，這要求頂頭必須具有高強(qiáng)度、高硬度與高韌性的特質(zhì)，同時(shí)也因工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)致頂頭的高強(qiáng)度、高硬度與高韌性持續(xù)較短，容易產(chǎn)生磨損等影響鋼管質(zhì)量的損壞。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種新型鋼滲氮頂頭及其加工工藝，以用來(lái)解決頂頭在工作工程中容易損壞的問(wèn)題。一種新型鋼滲氮頂頭，按照質(zhì)量百分比分別包括以下組份：碳：0.10～0.17，硅：0.17～0.37，錳：0.30～0.60，鉻：0.60～0.90，鎳：2.75～3.15，鉭：0.05～0.11，銅：≤0.030，硫：≤0.035，磷：≤0.035。上述頂頭的制造方法為：（1）備料、原材料驗(yàn)收：根據(jù)頂頭的重量、材質(zhì)組分準(zhǔn)備坯料，并取500g～1500g作為樣本進(jìn)行復(fù)檢；（2）低溫裝爐：熔煉爐內(nèi)爐溫降至100℃～800℃后裝爐，坯料設(shè)置于熔煉爐中間；（3）加熱：加熱30～40分鐘使熔煉爐內(nèi)溫度升至1050℃～1150℃后，加熱時(shí)間為2～8小時(shí)，且停止加熱后保溫30～40分鐘；（4）鍛造坯料：將步驟（3）加熱后的坯料放入熱鍛外模、定位圈、沖頭等工具，進(jìn)行加工鍛造，始鍛溫度1100℃～1150℃，終鍛溫度800℃～1000℃；（5）粗加工：利用三爪卡盤(pán)夾步驟（4）鍛造后坯料的大端面，校正車(chē)平后鉆中心孔，并且根據(jù)頂頭數(shù)據(jù)對(duì)坯料外面校準(zhǔn)車(chē)工，制成頂頭工件；（6）淬火：將步驟（5）加工后的頂頭工件加入淬火爐內(nèi)加溫3～4個(gè)小時(shí)，淬火爐內(nèi)溫度≤200℃，頂頭工件升溫至780℃～850℃后利用油冷冷卻；（7）回火：將步驟（5）加工后的頂頭工件回火至溫度680℃～780℃，保溫1.5～2個(gè)小時(shí)，出爐冷卻；（8）精加工、焊接：根據(jù)產(chǎn)品圖樣編制車(chē)加工程序，對(duì)頂頭工件外形精加工，并在頂頭工件內(nèi)部焊接連接套，焊接后精加工大端面；（9）滲氮：除去步驟（8）加工后的頂頭工件外表的油垢、銹班、劃痕、污漬等，并加入氧化爐，氧化爐初始溫度≤200℃，加熱至1000℃～1200℃左右后保溫2～4個(gè)小時(shí)，出爐冷卻10～14個(gè)小時(shí)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟（4）鍛造后對(duì)坯料釆用灰冷的方式進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間為3-6小時(shí)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟（7）加工后的頂頭工件硬度為25HRC～28HRC。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟（9）加工后的頂頭工件硬度為28HRC～32HRC。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的一種新型鋼滲氮頂頭，選用特殊的成分配比，使其自身強(qiáng)度、韌性顯著提高；同時(shí)在鍛造工藝中加入滲氮的步驟，不僅增強(qiáng)了頂頭的強(qiáng)度與塑性，更加增強(qiáng)了頂頭的淬透性，滿足了重負(fù)荷條件下要求的高強(qiáng)度、高硬度與高韌性的要求，同時(shí)表面耐磨性佳、熱處理變形小，有良好的綜合力學(xué)性能。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1：一種新型鋼滲氮頂頭，按照質(zhì)量百分比分別包括以下組份：碳：0.15，硅：0.29，錳：0.45，鉻：0.82，鎳：2.95，鉭：0.07，銅：0.01，硫：0.022，磷：0.01。上述頂頭的制造方法為：（1）備料、原材料驗(yàn)收：根據(jù)頂頭的重量、材質(zhì)組分準(zhǔn)備坯料，并取1200g作為樣本進(jìn)行復(fù)檢；（2）低溫裝爐：熔煉爐內(nèi)爐溫降至600℃后裝爐，坯料設(shè)置于熔煉爐中間；（3）加熱：加熱38分鐘使熔煉爐內(nèi)溫度升至1150℃后，加熱時(shí)間為6小時(shí)，且停止加熱后保溫40分鐘；（4）鍛造坯料：將步驟（3）加熱后的坯料放入熱鍛外模、定位圈、沖頭等工具，進(jìn)行加工鍛造，始鍛溫度1150℃，終鍛溫度960℃；鍛造后坯料釆用灰冷的方式進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間為5小時(shí)（5）粗加工：利用三爪卡盤(pán)夾步驟（4）鍛造后坯料的大端面，校正車(chē)平后鉆中心孔，并且根據(jù)頂頭數(shù)據(jù)對(duì)坯料外面校準(zhǔn)車(chē)工，制成頂頭工件；（6）淬火：將步驟（5）加工后的頂頭工件加入淬火爐內(nèi)加溫2個(gè)小時(shí)，淬火爐內(nèi)溫度160℃，頂頭工件升溫至830℃后利用油冷冷卻；（7）回火：將步驟（5）加工后的頂頭工件回火至溫度720℃，保溫1.5個(gè)小時(shí)，出爐冷卻，加工后的頂頭工件硬度為28HRC；（8）精加工、焊接：根據(jù)產(chǎn)品圖樣編制車(chē)加工程序，對(duì)頂頭工件外形精加工，并在頂頭工件內(nèi)部焊接連接套，焊接后精加工大端面；（9）滲氮：除去步驟（8）加工后的頂頭工件外表的油垢、銹班、劃痕、污漬等，并加入氧化爐，氧化爐初始溫度140℃，加熱至1200℃左右后保溫3個(gè)小時(shí)，出爐冷卻11個(gè)小時(shí)，加工后的頂頭工件硬度為31HRC?？估瓘?qiáng)度（σb/MPa）屈服強(qiáng)度（σ0.2/MPa）延伸率（δ/%）沖擊韌性值αkv(J/cm2)現(xiàn)有方法680500665本發(fā)明方法8106301280提高率19%26%100%23%實(shí)施例2：一種新型鋼滲氮頂頭，按照質(zhì)量百分比分別包括以下組份：碳：0.11，硅：0.29，錳：0.55，鉻：0.75，鎳：3.15，鉭：0.09，硫：0.015，磷：0.02。上述頂頭的制造方法為：（1）備料、原材料驗(yàn)收：根據(jù)頂頭的重量、材質(zhì)組分準(zhǔn)備坯料，并取800g作為樣本進(jìn)行復(fù)檢；（2）低溫裝爐：熔煉爐內(nèi)爐溫降至800℃后裝爐，坯料設(shè)置于熔煉爐中間；（3）加熱：加熱30～40分鐘使熔煉爐內(nèi)溫度升至1000℃后，加熱時(shí)間為7小時(shí)，且停止加熱后保溫32分鐘；（4）鍛造坯料：將步驟（3）加熱后的坯料放入熱鍛外模、定位圈、沖頭等工具，進(jìn)行加工鍛造，始鍛溫度1150℃，終鍛溫度900℃，鍛造后對(duì)坯料釆用灰冷的方式進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間為6小時(shí)。；（5）粗加工：利用三爪卡盤(pán)夾步驟（4）鍛造后坯料的大端面，校正車(chē)平后鉆中心孔，并且根據(jù)頂頭數(shù)據(jù)對(duì)坯料外面校準(zhǔn)車(chē)工，制成頂頭工件；（6）淬火：將步驟（5）加工后的頂頭工件加入淬火爐內(nèi)加溫4個(gè)小時(shí)，淬火爐內(nèi)溫度140℃，頂頭工件升溫至820℃后利用油冷冷卻；（7）回火：將步驟（5）加工后的頂頭工件回火至溫度690℃，保溫1.8個(gè)小時(shí)，出爐冷卻，加工后的頂頭工件硬度為26HRC；（8）精加工、焊接：根據(jù)產(chǎn)品圖樣編制車(chē)加工程序，對(duì)頂頭工件外形精加工，并在頂頭工件內(nèi)部焊接連接套，焊接后精加工大端面；（9）滲氮：除去步驟（8）加工后的頂頭工件外表的油垢、銹班、劃痕、污漬等，并加入氧化爐，氧化爐初始溫度135℃，加熱至1150℃左右后保溫3.2個(gè)小時(shí)，出爐冷卻11個(gè)小時(shí)，加工后的頂頭工件硬度為31HRC?？估瓘?qiáng)度（σb/MPa）屈服強(qiáng)度（σ0.2/MPa）延伸率（δ/%）沖擊韌性值αkv(J/cm2)現(xiàn)有方法680500665本發(fā)明方法750580995提高率10%16%50%46%實(shí)施例3：一種新型鋼滲氮頂頭，按照質(zhì)量百分比分別包括以下組份：碳：0.13，硅：0.32，錳：0.55，鉻：0.87，鎳：3.05，鉭：0.07，銅：0.012。上述頂頭的制造方法為：（1）備料、原材料驗(yàn)收：根據(jù)頂頭的重量、材質(zhì)組分準(zhǔn)備坯料，并取1400g作為樣本進(jìn)行復(fù)檢；（2）低溫裝爐：熔煉爐內(nèi)爐溫降至720℃后裝爐，坯料設(shè)置于熔煉爐中間；（3）加熱：加熱30～40分鐘使熔煉爐內(nèi)溫度升至1150℃后，加熱時(shí)間為7.5小時(shí)，且停止加熱后保溫36分鐘；（4）鍛造坯料：將步驟（3）加熱后的坯料放入熱鍛外模、定位圈、沖頭等工具，進(jìn)行加工鍛造，始鍛溫度1150℃，終鍛溫度970℃，鍛造后對(duì)坯料釆用灰冷的方式進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間為4小時(shí)；（5）粗加工：利用三爪卡盤(pán)夾步驟（4）鍛造后坯料的大端面，校正車(chē)平后鉆中心孔，并且根據(jù)頂頭數(shù)據(jù)對(duì)坯料外面校準(zhǔn)車(chē)工，制成頂頭工件；（6）淬火：將步驟（5）加工后的頂頭工件加入淬火爐內(nèi)加溫4個(gè)小時(shí)，淬火爐內(nèi)溫度130℃，頂頭工件升溫至815℃后利用油冷冷卻；（7）回火：將步驟（5）加工后的頂頭工件回火至溫度760℃，保溫1.8個(gè)小時(shí)，出爐冷卻，加工后的頂頭工件硬度為27HRC；（8）精加工、焊接：根據(jù)產(chǎn)品圖樣編制車(chē)加工程序，對(duì)頂頭工件外形精加工，并在頂頭工件內(nèi)部焊接連接套，焊接后精加工大端面；（9）滲氮：除去步驟（8）加工后的頂頭工件外表的油垢、銹班、劃痕、污漬等，并加入氧化爐，氧化爐初始溫度120℃，加熱至1200℃左右后保溫4個(gè)小時(shí)，出爐冷卻12個(gè)小時(shí)，加工后的頂頭工件硬度為30HRC?？估瓘?qiáng)度（σb/MPa）屈服強(qiáng)度（σ0.2/MPa）延伸率（δ/%）沖擊韌性值αkv(J/cm2)現(xiàn)有方法680500665本發(fā)明方法800650885提高率18%30%33%31%本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3