專利名稱：頂頭中溫氧化工藝方法
技術領域：
本發明屬于鋼材一種熱處理工藝，特別涉及一種頂頭中溫氧化工藝方法。
背景技術：
穿孔頂頭是無縫鋼管生產過程中消耗量最大的工具之一。在穿孔過程中，頂頭直接與高溫管坯內壁相接觸，承受著巨大的軸向、徑向與切向作用力，因高溫和摩擦的共同作用，頂頭極易磨損、失效。國內外的研究表明，頂頭經高溫氧化后表面形成的氧化膜可起到隔熱和潤滑的雙重作用，因此，經氧化處理的頂頭，其使用壽命大大提高。但資料介紹頂頭氧化溫度較高，一般達980-1020°C，這樣高的溫度對爐子的加熱元件、攪拌風機、爐罐耐熱件等要求高，同時也大大降低了其使用壽命。降低氧化溫度，使用中溫爐(950°C以下)完成氧化順應當前低碳生產潮流。穿孔頂頭的材料牌號是20CrNiMo，是一種低碳低合金鋼，氧化的目的是在頂頭的表面形成以狗304為主的外氧化層及以FeO為主的內氧化層。

發明內容
本發明的目的是提供一種頂頭中溫氧化工藝方法。即在特定的氧化氣氛介質中， 使頂頭升到某一溫度，并保溫一段時間，使頂頭表面形成以狗304為主的外氧化層及以FeO 為主的內氧化層。本氧化工藝所使用設備是普通氣體滲碳爐(最高溫度950°C)，氧化溫度低于950°C，因此是一種中溫氧化。本發明的內容是一種頂頭中溫氧化工藝方法，其特征是(1)將頂頭擦試干凈達到無油污，頭朝上碼放在氧化筐中等待裝爐，要求每個頂頭之間、頂頭與筐壁之間的距離不少于5mm ；(2)當氣體滲碳爐爐溫升到900°C后，往爐膛內通入酒精及氮氣，并保持30分鐘以上，再把已裝好頂頭的氧化筐裝入爐中，封好爐門，使爐子升溫，繼續往爐膛內通入80滴 /分的酒精及IOOml/分氮氣，直至爐溫升至940°C，再往爐膛內通入140滴/分的水，保持 120分鐘后，再降低水的通入量到100滴/分，調節爐子保溫溫度至930°C、920°C、910°C，并且每個溫度段停留30分鐘，然后關閉爐子加熱系統，停止水的通入，調整酒精通入量到30 滴/分，直至爐溫降到870°C以下出爐，氧化過程完成。參見氧化工藝曲線如圖1 :采用的氣體滲碳爐為普通氣體滲碳爐。發明的優點特點本氧化工藝氧化溫度較低，操作簡單，對爐子的加熱元件、攪拌風機、爐罐耐熱件損害小；本氧化工藝氧化溫度低，工件變形小；所用設備簡單，用普通氣體滲碳爐(不需特殊設備)，按圖1示的溫度、時間，通入一定量的酒精、氮氣、水即可完成氧化過程。按上述工藝氧化處理的頂頭實物照片，氧化后的頂頭表面呈灰色或暗灰色，表面氧化層致密如瓷。圖 2是其表面氧化層的金相組織照片，外氧化層致密(但制樣過程中氧化層易碎)，內氧化層呈蜂窩狀，不致密有空洞。


圖1頂頭中溫氧化工藝方法曲線圖2氧化后的頂頭氧化層金相照片圖中金相照片左側1部分為外氧化層(制樣時外氧化層有些破碎)圖中金相照片中部2部分為內氧化層
具體實施例方式一種頂頭中溫氧化工藝方法，采用的氣體滲碳爐為普通氣體滲碳爐。1.將擦試干凈(無油污)頂頭，頭朝上碼放在氧化筐中等待裝爐。要求每個頂頭之間、頂頭與筐壁之間的距離不少于5mm。2.當氣體滲碳爐爐溫升到900°C后，按工藝曲線圖1所要求的量往爐膛內通入酒精及氮氣，并保持30分鐘以上，再把已裝好頂頭的氧化筐裝入爐中，封好爐門，使爐子升溫，繼續往爐膛內通入80滴/分的酒精及IOOml/分氮氣，直至爐溫升至940°C，再往爐膛內通入140滴/分的水，保持120分鐘后，再降低水的通入量到100滴/分，調節爐子保溫溫度至930°C、92(TC、91(rC，并且每個溫度段停留30分鐘，然后關閉爐子加熱系統，停止水的通入，調整酒精通入量到30滴/分，直至爐溫降到870°C以下出爐，氧化過程完成。
權利要求
1.一種頂頭中溫氧化工藝方法，其特征是(1)將頂頭擦試干凈達到無油污，頭朝上碼放在氧化筐中等待裝爐，要求每個頂頭之間、頂頭與筐壁之間的距離不少于5mm ；(2)當氣體滲碳爐爐溫升到900°C后，往爐膛內通入酒精及氮氣，并保持30分鐘以上， 再把已裝好頂頭的氧化筐裝入爐中，封好爐門，使爐子升溫，繼續往爐膛內通入80滴/分的酒精及IOOml/分氮氣，直至爐溫升至940°C，再往爐膛內通入140滴/分的水，保持120分鐘后，再降低水的通入量到100滴/分，調節爐子保溫溫度至930°C、920°C、910°C，并且每個溫度段停留30分鐘，然后關閉爐子加熱系統，停止水的通入，調整酒精通入量到30滴/分， 直至爐溫降到870°C以下出爐，氧化過程完成。
2.一種頂頭中溫氧化工藝方法，其特征是采用的氣體滲碳爐為普通氣體滲碳爐。
全文摘要
一種頂頭中溫氧化工藝方法，用于穿孔頂頭的表面氧化，以使穿孔頂頭表面形成既能隔熱又能起潤滑作用的氧化膜。本工藝方法所用氧化溫度較低(950℃以下)，按頂頭中溫氧化工藝曲線操作。本氧化工藝氧化溫度較低，操作簡單，對爐子的加熱元件、攪拌風機、爐罐耐熱件損害小；本氧化工藝氧化溫度低，工件變形小；所用設備簡單，采用普通氣體滲碳爐即可實現頂頭氧化。
文檔編號C23C8/18GK102383086SQ201110352069
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者嚴銀霞, 張錫禎, 趙峰, 趙洪敏 申請人:天津機輛軌道交通裝備有限責任公司