專利名稱：一種具有高溫耐磨性頂頭的可控氣氛熱處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋制鋼管穿孔用頂頭的熱處理方法頂頭是軋制無縫鋼管生產(chǎn)中穿孔用的穿孔工具，頂頭在工作時(shí)承受高溫?zé)釠_擊和擠壓應(yīng)力。一般使用壽命較低，為了提高頂頭的使用壽命，就需要頂頭具有較好的高溫耐磨性，因此，需要采用特殊的熱處理方法來實(shí)現(xiàn)和提高頂頭的高溫耐磨性。日本專利昭61-163208就是用氧化氣氛的熱處理方法，這是一種對(duì)25Cr-3Ni合金材質(zhì)的頂頭采用在水蒸氣、氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、氧化氮、惰性氣體等構(gòu)成的氧化氣氛中，在高于1150℃的溫度狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，使頂頭表面形成一層耐磨性能較好的氧化膜。中國(guó)專利87101136則是使合金工具鋼的頂頭處在氮?dú)狻⑺耙掖夹纬傻难趸詺夥罩屑訜岬?50～1200℃，使頂頭表面生成深灰色的氧化層。
頂頭經(jīng)氧化處理后形成三層結(jié)構(gòu)表層氧化層、中間層及過渡層，而頂頭的耐磨性不僅取決于頂頭表層的氧化層，還與中間層及過渡層有關(guān)，因?yàn)楸韺友趸瘜邮墙?jīng)過重新結(jié)晶生長(zhǎng)的氧化物，結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，但因塑性較差，在氧化層較厚而且與中間層結(jié)合較差的情況下，受沖擊力時(shí)就容易脫落，因此必須控制表層的氧化層厚度和氧化速度，從而達(dá)到頂頭的較好的高溫耐磨性和使用壽命。本發(fā)明的目的就是為了提供一種能控制頂頭氧化速度并且中間層較厚的可控氣氛熱處理方法。
本發(fā)明是采用N2、CO2、NH3和甲醇等有機(jī)液體和氣體化合物通入熱處理爐內(nèi)，經(jīng)高溫分解形成濕性氧化氣氛，使頂頭經(jīng)受可控的氧化處理，通入量分別控制在N20.5～6升/分、CO20.5～6升/分、NH30.3～6升/分、甲醇水溶液(甲醇∶水＝0.05～0.5)2～15cm3/分。使?fàn)t氣的組成范圍為N212～46%、H218～66%、CO23～34%、CO1～19%、濕度15～70%。
本發(fā)明的熱處理制度是頂頭進(jìn)入熱處理爐后，平均的升溫速度控制在3～5℃/分，在950～1150℃保溫3～7小時(shí)，隨后在平均冷卻速度為6～20℃/分的狀態(tài)下冷卻，冷卻時(shí)間控制在0.5～2.5小時(shí)左右，出爐溫度為300℃。經(jīng)過這樣氧化速度在0.03～0.2mm/小時(shí)的處理，頂頭表面氧化層厚度為0.21～1.25mm，頂頭表面呈現(xiàn)出銀亮色，頂頭具有良好的綜合性能。
實(shí)施例將低合金鋼頂頭(成份為C0.20%，Mn0.6%，Si1.0%，Cr 1.5%，Ni 2.5%，P及S≤0.035%)置熱處理爐中，往爐內(nèi)通入物及通入量各為NH32升/分、CO22升/分、N22.5升/分、甲醇水溶液(甲醇∶水＝0.168)2.9cm3/分的爐內(nèi)氣氛中，經(jīng)過升溫4℃/分加熱到1050℃，保溫6小時(shí)后，按平均冷卻速度7℃/分，冷卻到300℃出爐后，頂頭表層具有銀亮色外觀，其氧化層厚度為0.45mm。這種頂頭的使用壽命高達(dá)705次，平均為347次，而未經(jīng)這樣熱處理的頂頭壽命為82次。
權(quán)利要求
1.一種具有高溫耐磨性頂頭的可控氣氛熱處理，其特征在于使頂頭處在通入有機(jī)液體和氣體化合物形成的濕性氧化氣氛狀態(tài)下的熱處理爐內(nèi)，并且在平均升溫速度3～5℃/分，加熱到950～1150℃時(shí)保溫3～7小時(shí)，隨后在平均冷卻速度為6～20℃/分，冷卻到300℃時(shí)出爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控氣氛處理，其特征在于濕性氧化氣氛是由通入熱處理爐的N2、CO2、NH3及甲醇經(jīng)高溫分解所形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及2所述的可控氣氛熱處理，其特征在于N2通入量在0.5～6升/分、CO2通入量在0.5～6升/分、NH3通入量在0.3～6升/分、甲醇水溶液(甲醇∶水＝0.05～0.5)通入量在2～15cm3/分;其爐氣組成范圍控制在N2含量12～46%、H2含量18～66%、CO2含量在3～34%、CO含量在1～19%以及濕度控制在15～70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的可控氣氛熱處理，其特征在于經(jīng)過這種可控氣氛熱處理，頂頭的氧化速度在0.03～0.2mm/小時(shí)，頂頭表面氧化層厚度為0.21～1.25mm。
全文摘要
一種具有高溫耐磨性頂頭的可控氣氛熱處理。可控氣氛熱處理方法是使頂頭處在一定氧化氣氛和可控氧化速度下獲得的表面氧化層厚度一定的頂頭，就能使頂頭獲得良好的綜合性能。本方法是在熱處理爐內(nèi)通入定量的N
文檔編號(hào)C23C8/18GK1073218SQ9110755
公開日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1991年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月10日
發(fā)明者孫澄讕, 史弼, 吳耀泉, 陳思孝 申請(qǐng)人:上海寶山鋼鐵總廠