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CN117600772A - 一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法及其应用 - Google Patents

一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法及其应用 Download PDF

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蒋朝飞
彭海龙
杨明安
陈双森
杨玉玲
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Abstract

本发明公开了一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法及其应用，本制造方法包括以下步骤：选择高温合金原材料包括以下质量分数组分(C≤0.08％、Cr17.00～20.00％、Co5.00～8.00％、W5.00～7.00％、Mo3.50～4.50％、Al1.70～2.40％、Ti1.00～1.50％、Fe≤2.00％、Mg≤0.010％、B≤0.005％、Ce≤0.020％、Si≤0.50％、Mn≤0.40％、P≤0.015％、S≤0.015％以及余量的Ni)；将高温合金原材料通过机加工的方式加工成雏形芯棒；对雏形芯棒进行固溶处理，即对雏形芯棒进行热处理，将雏形芯棒加热到高温后，再水冷至室温，本发明通过选用一种高温合金材料(ZSGH)作为钛合金管轧制工模具的原材料，在700℃～980℃下具有良好的强度、硬度、稳定性和耐热性，保证加工后的产品尺寸稳定性和精度。

Description

一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法及其应用
技术领域
本发明涉及的热作模具钢加工技术领域，尤其涉及一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法及其应用。
背景技术
目前在钛合金管材加工行业，因该材料冷轧加工难度很大，现采用带温轧制取代原有的冷轧加工，但对芯棒材料提出了更为高的强度、硬度、稳定性和耐热性使用要求。
而在模具加工行业，国内以前常用热作模具材料有5CrMnMo、5CrNiMo、3CrW8V、8Cr3等，新研制的热作模具材料有5Cr4Mo3SiMnVAl、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、4CrMnSiMoV、7Mn15Cr2Al3V2WMo(7Mn15)，国外引进的常用热作模具材料有FT416、1.2344、SKD－61、8566、H10、H11、H13、W2，但这些材料在700℃～980℃下的强度低、硬度不高(一般不超过300HV)、稳定性和耐热性差，加工后的产品尺寸精度差。
为克服现有热作模具材料存在的缺点，改变以往常用热作模具材料的缺点，提高热作模具材料在700℃～980℃下的强度、硬度、稳定性和耐热性，保证加工后的产品尺寸精度。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，其为了解决芯棒在钛合金管温轧温度范围的性能需求。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：选择高温合金材料作为芯棒生产的原材料；
步骤二：将高温合金原材料通过机加工的方式加工成雏形芯棒；
步骤三：对雏形芯棒进行固溶处理，即对芯棒进行热处理，将雏形芯棒加热到高温后，再水冷至室温；
步骤四：将步骤三中完成的芯棒再次进行时效处理，即将芯棒进行二次加热，出炉空冷至室温；
步骤五：热处理后对雏形芯棒进行精加工和抛光处理，获得满足尺寸精度、以及表面粗糙度要求的成品芯棒。
作为本发明所述用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法的一种优选方案，其中：所述步骤一中高温合金原材料包括以下质量分数组分：C≤0.08％、Cr17.00～20.00％、Co5.00～8.00％、W5.00～7.00％、Mo3.50～4.50％、Al1.70～2.40％、Ti1.00～1.50％、Fe≤2.00％、Mg≤0.010％、B≤0.005％、Ce≤0.020％、Si≤0.50％、Mn≤0.40％、P≤0.015％、S≤0.015％以及余量的Ni。
作为本发明所述用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法的一种优选方案，其中：所述步骤三中，将芯棒加热至1020℃～1100℃后保温20～40min。
作为本发明所述用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法的一种优选方案，其中：所述步骤四中，将芯棒二次加热至750℃～850℃后保温3～5h。
一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的应用，按工作条件需求，将步骤五生产出的芯棒材料在700℃～980℃温度条件下进行钛合金钢管的带温轧制。
本发明的有益效果：
1、本发明通过选用一种高温合金材料(ZSGH)作为钛合金管轧制工模具的原材料，在700℃～980℃下具有良好的强度、硬度、稳定性和耐热性，保证加工后的产品尺寸稳定性和精度；
2、本发明高温合金芯棒加工中热处理工艺采用1020℃～1100℃保温20～40min固溶(水冷)、750℃～850℃时效保温3～5h出炉空冷，提高工模具硬度和使用寿命，从而大大节省轧制工模具消耗、产降低品生产成本、提高产品尺寸稳定性和精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提出的一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的使用条件示意图。
图2为本发明提出的一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的性能试验结果结构示意图。
图3为本发明提出的一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，此方法包括以下步骤：
步骤一：选择高温合金材料作为芯棒生产的原材料；
具体的，所述步骤一中高温合金原材料包括以下质量分数组分：C≤0.08％、Cr17.00～20.00％、Co5.00～8.00％、W5.00～7.00％、Mo3.50～4.50％、Al1.70～2.40％、Ti1.00～1.50％、Fe≤2.00％、Mg≤0.010％、B≤0.005％、Ce≤0.020％、Si≤0.50％、Mn≤0.40％、P≤0.015％、S≤0.015％以及余量的Ni。
步骤二：将高温合金原材料通过机加工的方式加工成雏形芯棒；
步骤三：对雏形芯棒进行固溶处理，即对芯棒进行热处理，将雏形芯棒加热到1020℃～1100℃后保温20～40min后，再水冷至室温；
步骤四：将步骤三中完成的芯棒再次进行时效处理，即将芯棒进行二次加热至750℃～850℃后保温3～5h，出炉空冷至室温；
步骤五：热处理后对雏形芯棒进行精加工和抛光处理，获得满足尺寸精度、以及表面粗糙度要求的成品芯棒。
本发明还公开了一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的应用，参照图3，将生产出的成品芯棒材料应用于冷轧机的轧辊之间，将钛合金管胚穿过芯棒，在经过管胚加热系统的加热后穿过芯棒，按照工作需求，在700℃～980℃温度条件下进行钛合金钢管的通过轧辊进行带温轧制，参照图2，X轴为保温时间，Y轴为热处理后芯棒硬度，750℃～850℃后保温3～5h，芯棒的硬度位置在370－400Hv范围之间，因此在芯棒不同并在该温度条件下连续使用依然具有高硬度、高耐磨性以及高耐热性。
综上所述，本发明通过通过选用一种高温合金材料(ZSGH)作为钛合金管轧制工模具的原材料，在700℃～980℃下具有良好的强度、硬度、稳定性和耐热性，保证加工后的产品尺寸稳定性和精度；高温合金芯棒加工中热处理工艺采用1020℃～1100℃保温20～40min固溶(水冷)、750℃～850℃时效保温3～5h出炉空冷，提高工模具硬度和使用寿命，从而大大节省轧制工模具消耗、产降低品生产成本、提高产品尺寸稳定性和精度。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：选择高温合金材料作为芯棒生产的原材料；
步骤二：将高温合金原材料通过机加工的方式加工成雏形芯棒；
步骤三：对雏形芯棒进行固溶处理，即对芯棒进行热处理，将雏形芯棒加热到高温后，再水冷至室温；
步骤四：将步骤三中完成的芯棒再次进行时效处理，即将芯棒进行二次加热，出炉空冷至室温；
步骤五：热处理后对雏形芯棒进行精加工和抛光处理，获得满足尺寸精度、以及表面粗糙度要求的成品芯棒。
2.根据权利要求1所述的用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，其特征在于：所述步骤一中高温合金原材料包括以下质量分数组分：C≤0.08％、Cr17.00～20.00％、Co5.00～8.00％、W5.00～7.00％、Mo3.50～4.50％、Al1.70～2.40％、Ti1.00～1.50％、Fe≤2.00％、Mg≤0.010％、B≤0.005％、Ce≤0.020％、Si≤0.50％、Mn≤0.40％、P≤0.015％、S≤0.015％以及余量的Ni。
3.根据权利要求2所述的用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，将芯棒加热至1020℃～1100℃后保温20～40min。
4.根据权利要求3所述的用于带温轧制钛合金管的芯棒的制造方法，其特征在于：所述步骤四中，将芯棒二次加热至750℃～850℃后保温3～5h。
5.根据权利要求1～4任一所述的用于带温轧制钛合金管的芯棒的应用，其特征在于：按工作条件需求，将步骤五生产出的芯棒材料在700℃～980℃温度条件下进行钛合金钢管的带温轧制。
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