CN107984168B - 镶嵌件耐磨钢块的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种镶嵌件耐磨钢块的制备方法，其特征在于：a、耐磨钢块材料：采用38CrSi；b、耐磨钢块包括本体部及一体成型于本体部上端面的定位部，前述的本体部包括方形的上端面和方形的下端面，前述的下端面大于上端面而呈梯形锥台状，下端面与侧壁的连接的底角为圆角；前述定位部为长方体，并且，前述定位部与本体部同处于中心轴线上；c、耐磨钢块模锻成型；d、耐磨钢块机械加工；e、耐磨钢块热处理；f、耐磨钢块表面处理，即得耐磨钢块成品。本发明的具有耐磨性好、能精确定位及不易脱落的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨钢块的制备方法，该耐磨钢块主要应用于钢铝复合(或钢镁复合)中作为镶嵌件使用。
背景技术
随着能源紧张、节能环保和车辆高机动性要求的提高，部件的轻量化已广泛应用于各行各业，如在汽车领域，通过部件和整车的轻量化，可在提高车辆的操控性的同时还能提供出色的节油表现。汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性和可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升。当前，由于环保和节能的需要，汽车等行业的轻量化已经成为世界发展的潮流。
采用铝合金和镁合金等轻质材料是解决汽车等行业轻量化的主要技术途径。铝合金的密度只有钢的1/3，镁合金的密度只有钢的1/4左右，因此采用铝合金或镁合金来制造汽车零部件，可使重量得到大幅度地减轻。但由于铝合金和镁合金等轻质材料的硬度较低，在某些需要耐磨等场合还需要采用具有高硬度的耐磨钢来解决。因此一些零部件的主体部位采用铝合金或镁合金等轻质材料，局部采用耐磨钢的复合结构应运而生。
钢铝复合(或钢镁复合)的方法主要有：过盈组装配合、焊接、铆接和镶铸等。其中镶铸法是一种在铝(镁)合金铸造过程中在特殊部位上铸入(嵌入)特殊材料如耐磨钢块、磁铁、铜套等，达到既满足特殊部位的使用性能要求，又省略了装配工序，简化了制造工艺。镶铸法是一种经济、灵活、可循环使用的绿色环保的钢铝复合(或钢镁复合)工艺，它的关键是提前制备好所需要的镶嵌件(如耐磨钢块、磁铁、铜套等)。
在镶铸镶嵌件之前，镶嵌件需具备应有的性能和结构尺寸。如果结构或尺寸不合适，镶嵌件很可能脱落或定位不准确或提前失效等问题，因此镶嵌件的结构设计和制造工艺是非常重要的，它决定了镶铸工艺成功与否。然而现有技术中普遍存在定位不够精确且容易脱落的不足，因此需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种定位精确且不易脱落的镶嵌件耐磨钢块的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种镶嵌件耐磨钢块的制备方法，其特征在于：
a、耐磨钢块材料：采用38CrSi；
b、耐磨钢块包括本体部及一体成型于本体部上端面的定位部，前述的本体部包括方形的上端面和方形的下端面，前述的下端面大于上端面而呈梯形锥台状，下端面与侧壁的连接的底角为圆角；前述定位部为长方体，并且，前述定位部与本体部同处于中心轴线上；
c、耐磨钢块模锻成型：按照耐磨钢块设定的大小和体积截取一段合适直径(D坯)和长度(L坯)的棒料作为原坯锭；直径(D坯)和长度(L坯)计算方法见下面的计算公式；
L坯＝1.27V坯/D2 坯
其中：V坯为毛坯的体积；
然后在锻造温度1050℃～1150℃，保温时间0.4min/mm～0.6min/mm范围内一次模锻成型耐磨钢块初坯，最后采用切断模进行切边，得到耐磨钢块毛坯；
d、耐磨钢块机械加工：对于耐磨钢块毛坯的定位部进行热处理前的精加工，精加工时需以本体部份的中心作为加工基准，以实现本体部和定位部处于中心轴线上；
e、耐磨钢块热处理：精加工后的耐磨钢块淬火和回火处理；
f、耐磨钢块表面处理：耐磨钢块进行热处理后表面形成了一层油污和氧化物；进行去除油污和氧化物处理，即得耐磨钢块成品。
作为优选，步骤e中淬火温度为840～850℃，保温60min～90min，油冷；低温去应力回火，回火温度：200℃～250℃，保温90min～120min，炉冷。
作为优选，步骤f中对表面油污采用热水浸泡处理，对于表面氧化物采用表面抛丸处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
①将耐磨钢块的本体部和定位部设计成一体的，通过定位部的控制来保证本体部的位置精度，实现精确定位；
②在耐磨钢块的本体部的长度和宽度方向上设计成倒斜度(即梯形锥台状)，实现在镶铸后防脱落功能；本体部的尖角部位设计成圆角，防止在后续镶铸过程中出现应力集中现象；
③通过模锻一次成型耐磨钢块的本体部，同时为了实现更好的精确定位，在热处理前对只对定位部进行精加工，实现本体部和定位部两部份的同心或同轴，从而达到减少加工余量，提高材料利用率和降低制造成本的目的；
④考虑到耐磨钢块的后续应用，对耐磨钢块只进行淬火和低温去应力回火的热处理工艺，从而在保证达到耐磨钢块应有的高硬度(HRC达到55～60)的前提下，减少热处理工序，降低耐磨钢块的制造成本。
附图说明
图1为实施例结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为图1另一视角的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
一种可精确定位和防脱落的耐磨钢块的制备方法为：
a、耐磨钢块材料：为38CrSi，其成分的质量百分数为：C：0.35％～0.43％；Si：1.00％～1.30％；Mn：0.30％～0.60％；Cr：1.30％～1.60％。
b、耐磨钢块结构：耐磨钢块主要为了本体部1和定位部2。本体部1和定位部2是自成一体的，在本体部1的长度和宽度方向上设计成倒斜度，在镶铸后可防止脱落；同时在本体部1的尖角部位设计成圆角，防止在后续镶铸过程中出现应力集中现象；具体地，参考图1、图2和图3所示，本体部1包括方形的上端面和方形的下端面，下端面大于上端面而呈梯形锥台状，下端面与侧壁(梯形)的连接的底角为圆角；定位部2为长方体，并且，定位部2与本体部1同处于中心轴线上。
c、耐磨钢块模锻成型：耐磨钢块38CrSi棒料的锻造温度为1050℃，保温时间0.4min/mm，一次模锻成型耐磨钢块初坯，最后采用切断模进行切边，得到耐磨钢块毛坯。
d、耐磨钢块机械加工：为了实现更好的精确定位，以本体部份的中心作为加工基准，对定位部份进行精加工，以实现本体和定位两部份的同心或同轴。
e、耐磨钢块热处理：耐磨钢块淬火工艺为：840℃，保温60min，油冷；低温去应力回火工艺为：200℃，保温90min，炉冷。
f、耐磨钢块表面处理：对表面油污采用热水浸泡处理，对于表面氧化物采用表面抛丸处理。经过以上表面处理后即得耐磨钢块成品。
对该实施例1所得的耐磨钢块进行洛氏硬度实体取样测试，其HRC硬度达到55～57。
实施例2：
一种可精确定位和防脱落的耐磨钢块2，制备方法为：
a、耐磨钢块材料：为38CrSi，其成分的质量百分数为：C：0.35％～0.43％；Si：1.00％～1.30％；Mn：0.30％～0.60％；Cr：1.30％～1.60％。
b、耐磨钢块结构：参考实施例1。
c、耐磨钢块模锻成型：耐磨钢块38CrSi棒料的锻造温度为1100℃，保温时间0.5min/mm，一次模锻成型耐磨钢块初坯，最后采用切断模进行切边，得到耐磨钢块毛坯。
d、耐磨钢块机械加工：为了实现更好的精确定位，以本体部份的中心作为加工基准，对定位部份进行精加工，以实现本体和定位两部份的同心或同轴。
e、耐磨钢块热处理：耐磨钢块淬火工艺为：850℃，保温75min，油冷；低温去应力回火工艺为：225℃，保温105min，炉冷。
f、耐磨钢块表面处理：对表面油污采用热水浸泡处理，对于表面氧化物采用表面抛丸处理。经过以上表面处理后即得耐磨钢块成品。
对该实施例2所得的耐磨钢块进行洛氏硬度实体取样测试，其HRC硬度达到56～58。
实施例3：
一种可精确定位和防脱落的耐磨钢块3，制备方法为：
a、耐磨钢块材料：为38CrSi，其成分的质量百分数为：C：0.35％～0.43％；Si：1.00％～1.30％；Mn：0.30％～0.60％；Cr：1.30％～1.60％。
b、耐磨钢块结构：参考实施例1。
c、耐磨钢块模锻成型：耐磨钢块38CrSi棒料的锻造温度为1150℃，保温时间0.6min/mm，一次模锻成型耐磨钢块初坯，最后采用切断模进行切边，得到耐磨钢块毛坯。
d、耐磨钢块机械加工：为了实现更好的精确定位，以本体部份的中心作为加工基准，对定位部份进行精加工，以实现本体和定位两部份的同心或同轴。
e、耐磨钢块热处理：耐磨钢块淬火工艺为：860℃，保温90min，油冷；低温去应力回火工艺为：250℃，保温120min，炉冷。
f、耐磨钢块表面处理：对表面油污采用热水浸泡处理，对于表面氧化物采用表面抛丸处理。经过以上表面处理后即得耐磨钢块成品。
对该实施例3所得的耐磨钢块进行洛氏硬度实体取样测试，其HRC硬度达到57～60。
Claims (3)
1.一种镶嵌件耐磨钢块的制备方法，其特征在于：
a、耐磨钢块材料：采用38CrSi；
b、耐磨钢块包括本体部及一体成型于本体部上端面的定位部，前述的本体部包括方形的上端面和方形的下端面，前述的下端面大于上端面而呈梯形锥台状，下端面与侧壁的连接的底角为圆角；前述定位部为长方体，并且，前述定位部的中心轴线与本体部的中心轴线处于同一直线上；
c、耐磨钢块模锻成型：按照耐磨钢块设定的大小和体积截取一段合适直径(D坯)和长度(L坯)的棒料作为原坯锭；直径(D坯)和长度(L坯)计算方法见下面的计算公式；
L坯＝1.27V坯/D2 坯
其中：V坯为毛坯的体积；
然后在锻造温度1050℃～1150℃，保温时间0.4min/mm～0.6min/mm范围内一次模锻成型耐磨钢块初坯，最后采用切断模进行切边，得到耐磨钢块毛坯；
d、耐磨钢块机械加工：对于耐磨钢块毛坯的定位部进行热处理前的精加工，精加工时需以本体部的中心作为加工基准，以实现本体部和定位部处于中心轴线上；
e、耐磨钢块热处理：精加工后的耐磨钢块淬火和回火处理；
f、耐磨钢块表面处理：耐磨钢块进行热处理后表面形成了一层油污和氧化物；进行去除油污和氧化物处理，即得耐磨钢块成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤e中淬火温度为840～850℃，保温60min～90min，油冷；低温去应力回火，回火温度：200℃～250℃，保温90min～120min，炉冷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤f中对表面油污采用热水浸泡处理，对于表面氧化物采用表面抛丸处理。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190614 |
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