CN115505844B - 一种矿车轮模锻加软氮化方法 - Google Patents

一种矿车轮模锻加软氮化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矿车轮模锻加软氮化方法，具体包括下列步骤：(1)将软氮化处理用钢材置于加热炉中锻制，钢材锻制成模锻坯，清除模锻坯表面的氧化皮；(2)模锻模具预热，将清除表面氧化皮的模锻坯转移至锻压机中，通过模锻模具进行模锻；(3)出模锻模具后进热处理炉进行调质处理得到矿车轮半成品；(4)将调质处理之后的矿车轮半成品置于氮化炉中进行软氮化处理；(5)炉内充氮冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉；(6)出炉产品去除毛刺即可得到矿车轮成品。本发明涉及矿车轮加工技术领域，具体提供了一种矿车轮模锻加软氮化方法，通过新型模锻加工方式与软氮化相结合，有效提高了产品强度和耐用性的技术问题。

Description

一种矿车轮模锻加软氮化方法
技术领域
本发明涉及矿车轮加工技术领域，具体为一种矿车轮模锻加软氮化方法。
背景技术
矿车是矿山中输送矿石、废石和煤炭等散状物料的标准或窄轨铁路运搬车辆，一般用机车或绞车牵引。矿车主要用于矿井井下巷道、井筒以及地面的轨道运输。矿车轮是矿车的重要部件，其强度和耐用性有更高的要求。
现有的矿车轮主要是采用铸造的方式生产，铸造加工再进行热处理。铸造生产矿车轮虽然具有成本低廉等优点，但同时也存在产品强度和耐用性不足的问题，金属铸造过程中难免产生气孔、沙孔等质量问题，铸造产品本身密度较低，导致现有矿车轮强度和耐用性不足，损坏更换频繁，甚至引发安全事故。
软氮化又称氮碳共渗或铁素体氮碳共渗。是在高温作用下对钢件表面同时渗入氮、碳原子的化学表面热处理工艺。为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，近一二十年间在低温氮化的工艺基础上发展了软氮化工艺。软氮化实质上是以渗氮为主的低温碳氮共渗，钢中除了氮原子的渗入，同时，还有少量的碳原子渗入，其处理结果与前述一般气体氮相比，渗层硬度较低，脆性较小，故称为软氮化。
气体软软氮化作为软氮化方法的一种，是在含有碳、氮原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性碳、氮原子。活性碳、氮原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的碳氮共渗层。
发明内容
针对上述情况，为弥补上述现有缺陷，本发明提供了一种矿车轮模锻加软氮化方法，通过新型模锻加工方式与软氮化相结合，有效提高了产品强度和耐用性的技术问题。
本发明提供如下的技术方案：本发明一种矿车轮模锻加软氮化方法，具体包括下列步骤：
(1)将软氮化处理用钢材置于加热炉中锻制，钢材锻制成模锻坯，清除模锻坯表面的氧化皮；
(2)模锻模具预热，将清除表面氧化皮的模锻坯转移至锻压机中，通过模锻模具进行模锻；
(3)出模锻模具后进热处理炉进行调质处理得到矿车轮半成品，所述调质的回火次数为2次，一次回火为480℃×5小时，二次回火为500℃×6小时，以抑制车轮内部网状碳化物的形成及消除内应力，以得到车轮良好的内部组织和提高其韧性；
(4)将调质处理之后的矿车轮半成品置于氮化炉中，氮化炉进行抽真空处理，真空度为22～28pa，通入氮气进行保护气填充，并通入乙醇溶液，保持通氮至炉内温度达260℃～350℃后停止供氮，然后通入经过干燥的氨气，氮化炉继续升温，使氮化炉温度控制在软氮化处理温度进入氮化保温阶段；
(5)炉内充氮冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉；
(6)出炉产品去除毛刺即可得到矿车轮成品。
进一步地，步骤(1)所述软氮化处理用钢材包括下列组分：以质量百分比计，C：0.25～0.35％、Si：0.1～0.2％、Mn：0.8～1.2％、Cr：2.5～5.0％、N：0.03～0.05％、P：0.01～0.03％、S：0.005～0.015％、Al：0.01～0.06％、V：0.05～0.1％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，各组分的质量百分比之和为100％。
进一步地，步骤(1)所述加热炉中始锻温度为1250～1350℃，退火温度为1300～1400℃，退火保温时间为30～40min。
进一步地，步骤(2)所述模锻模具预热温度为220～260℃。
进一步地，步骤(4)所述软氮化处理温度为560～620℃，软氮化保温时间：100～150分钟。
进一步地，步骤(4)所述乙醇溶液滴速为50～100d/min。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明一种矿车轮模锻加软氮化方法，通过模锻成型与软氮化处理方法相结合，有效提高了产品密度、强度和耐用性，且产品内外均质，性能一致；产品质量稳定，可大大降低使用维护成本。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供如下的技术方案：本发明一种矿车轮模锻加软氮化方法，具体包括下列步骤：
(1)将软氮化处理用钢材置于加热炉中锻制，钢材锻制成模锻坯，所述加热炉中始锻温度为1250～1350℃，退火温度为1300～1400℃，退火保温时间为30～40min，清除模锻坯表面的氧化皮，所述软氮化处理用钢材包括下列组分：以质量百分比计，C：0.25％、Si：0.1％、Mn：0.8％、Cr：2.5％、N：0.03％、P：0.01％、S：0.005％、Al：0.01％、V：0.05％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，各组分的质量百分比之和为100％；
(2)模锻模具预热，所述模锻模具预热温度为220～260℃，将清除表面氧化皮的模锻坯转移至锻压机中，通过模锻模具进行模锻；
(3)出模锻模具后进热处理炉进行调质处理得到矿车轮半成品，调质处理采用2次回火的技术方案，一次回火为480℃×5小时，二次回火为500℃×6小时，以抑制车轮内部网状碳化物的形成及消除内应力，以得到车轮良好的内部组织和提高其韧性；
(4)将调质处理之后的矿车轮半成品置于氮化炉中，氮化炉进行抽真空处理，真空度为22～28pa，通入氮气进行保护气填充，并通入乙醇溶液，乙醇溶液滴速为50～100d/min，保持通氮至炉内温度达260℃～350℃后停止供氮，然后通入经过干燥的氨气，氮化炉继续升温，使氮化炉温度控制在软氮化处理温度进入氮化保温阶段，软氮化处理温度为560～620℃，软氮化保温时间：100～150分钟；
(5)炉内充氮冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉；
(6)出炉产品去除毛刺即可得到矿车轮成品。
实施例2
本发明提供如下的技术方案：本发明一种矿车轮模锻加软氮化方法，具体包括下列步骤：
(1)将软氮化处理用钢材置于加热炉中锻制，钢材锻制成模锻坯，所述加热炉中始锻温度为1250～1350℃，退火温度为1300～1400℃，退火保温时间为30～40min，清除模锻坯表面的氧化皮，所述软氮化处理用钢材包括下列组分：以质量百分比计，C：0.3％、Si：0.15％、Mn：1.0％、Cr：3.75％、N：0.04％、P：0.02％、S：0.01％、Al：0.035％、V：0.075％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，各组分的质量百分比之和为100％；
(2)模锻模具预热，所述模锻模具预热温度为220～260℃，将清除表面氧化皮的模锻坯转移至锻压机中，通过模锻模具进行模锻；
(3)出模锻模具后进热处理炉进行调质处理得到矿车轮半成品，调质处理采用2次回火的技术方案，一次回火为480℃×5小时，二次回火为500℃×6小时，以抑制车轮内部网状碳化物的形成及消除内应力，以得到车轮良好的内部组织和提高其韧性；
(4)将调质处理之后的矿车轮半成品置于氮化炉中，氮化炉进行抽真空处理，真空度为22～28pa，通入氮气进行保护气填充，并通入乙醇溶液，乙醇溶液滴速为50～100d/min，保持通氮至炉内温度达260℃～350℃后停止供氮，然后通入经过干燥的氨气，氮化炉继续升温，使氮化炉温度控制在软氮化处理温度进入氮化保温阶段，软氮化处理温度为560～620℃，软氮化保温时间：100～150分钟；
(5)炉内充氮冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉；
(6)出炉产品去除毛刺即可得到矿车轮成品。
实施例3
本发明提供如下的技术方案：本发明一种矿车轮模锻加软氮化方法，具体包括下列步骤：
(1)将软氮化处理用钢材置于加热炉中锻制，钢材锻制成模锻坯，所述加热炉中始锻温度为1250～1350℃，退火温度为1300～1400℃，退火保温时间为30～40min，清除模锻坯表面的氧化皮，所述软氮化处理用钢材包括下列组分：以质量百分比计，C：0.35％、Si：0.2％、Mn：1.2％、Cr：5.0％、N：0.05％、P：0.03％、S：0.015％、Al：0.06％、V：0.1％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，各组分的质量百分比之和为100％；
(2)模锻模具预热，所述模锻模具预热温度为220～260℃，将清除表面氧化皮的模锻坯转移至锻压机中，通过模锻模具进行模锻；
(3)出模锻模具后进热处理炉进行调质处理得到矿车轮半成品，调质处理采用2次回火的技术方案，一次回火为480℃×5小时，二次回火为500℃×6小时，以抑制车轮内部网状碳化物的形成及消除内应力，以得到车轮良好的内部组织和提高其韧性；
(4)将调质处理之后的矿车轮半成品置于氮化炉中，氮化炉进行抽真空处理，真空度为22～28pa，通入氮气进行保护气填充，并通入乙醇溶液，乙醇溶液滴速为50～100d/min，保持通氮至炉内温度达260℃～350℃后停止供氮，然后通入经过干燥的氨气，氮化炉继续升温，使氮化炉温度控制在软氮化处理温度进入氮化保温阶段，软氮化处理温度为560～620℃，软氮化保温时间：100～150分钟；
(5)炉内充氮冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉；
(6)出炉产品去除毛刺即可得到矿车轮成品。
要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物料或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物料或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种矿车轮模锻加软氮化方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
(1)将软氮化处理用钢材置于加热炉中锻制，钢材锻制成模锻坯，清除模锻坯表面的氧化皮，所述加热炉中始锻温度为1250～1350℃，退火温度为1300～1400℃，退火保温时间为30～40min；
(2)模锻模具预热，将清除表面氧化皮的模锻坯转移至锻压机中，通过模锻模具进行模锻，所述模锻模具预热温度为220～260℃；
(3)出模锻模具后进热处理炉进行调质处理得到矿车轮半成品，所述调质的回火次数为2次，一次回火为480℃×5小时，二次回火为500℃×6小时；
(4)将调质处理之后的矿车轮半成品置于氮化炉中，氮化炉进行抽真空处理，真空度为22～28pa，通入氮气进行保护气填充，并通入乙醇溶液，保持通氮至炉内温度达260℃～350℃后停止供氮，然后通入经过干燥的氨气，氮化炉继续升温，使氮化炉温度控制在软氮化处理温度进入氮化保温阶段，所述软氮化处理温度为560～620℃，软氮化保温时间：100～150分钟；
(5)炉内充氮冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉；
(6)出炉产品去除毛刺即可得到矿车轮成品。
2.根据权利要求1所述的一种矿车轮模锻加软氮化方法，其特征在于，步骤(1)所述软氮化处理用钢材包括下列组分：以质量百分比计，C：0.25～0.35％、Si：0.1～0.2％、Mn：0.8～1.2％、Cr：2.5～5.0％、N：0.03～0.05％、P：0.01～0.03％、S：0.005～0.015％、Al：0.01～0.06％、V：0.05～0.1％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，各组分的质量百分比之和为100％。
3.根据权利要求1所述的一种矿车轮模锻加软氮化方法，其特征在于，步骤(4)所述乙醇溶液滴速为50～100d/min。
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