一種精密鑄造的導(dǎo)輥及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精密鑄造的導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為：C：1.8～2.2%，Si：0.2～1.2%，Cr：26～28%，V：0.6～1.2%，Mo：1.8～5.2%，Ni：4.0～6.8%，Ti：0.8～1.2%，Nb：0.8～1.2%，稀土：0.08～0.12%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，通過特定的精密鑄造步驟和熱處理參數(shù)過程，使得其強化其合理分布，性能得到大幅提升。
【專利說明】一種精密鑄造的導(dǎo)輥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密鑄造領(lǐng)域，具體涉及導(dǎo)輥及其精密鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軋機軋制速度提高，導(dǎo)輥的性能要求越來越高。但是因為工作環(huán)境的復(fù)雜，導(dǎo)輥使用壽命短，導(dǎo)輥已成為高速線材軋機上的主要消耗部件。目前，國內(nèi)外通常采用的導(dǎo)輥材料有三種。第一種是具有奧氏體組織的耐熱鋼；第二種是具有馬氏體組織的耐磨鋼或耐磨鑄鐵；第三種是硬質(zhì)合金。奧氏體耐熱鋼具有良好的高溫穩(wěn)定性及韌性，但耐磨性差，磨損快。而且奧氏體與線材(組織為鐵素體或奧氏體)本身的相互粘附傾向性較大，易發(fā)生粘鋼。馬氏體組織耐磨鋼和耐磨鑄鐵在室溫下具有良好的耐磨性，但隨著使用溫度的提高，馬氏體發(fā)生回火，耐磨性會降低。硬質(zhì)合金導(dǎo)輥具有良好的耐磨性和高溫穩(wěn)定性，其沖擊韌性較差。
[0003]目前使用較多的精密鑄造用型殼，大致可分為:石墨型殼、鎢面層陶瓷型殼、氧化物陶瓷型殼等。但是由于模具形成方式的不足以及鑄造過程的參數(shù)設(shè)計不合理，導(dǎo)致成型后的零件表面和內(nèi)部缺陷均比較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提出一種精密鑄造的導(dǎo)輥；
[0005]本發(fā)明的目的之二在于提出一種導(dǎo)輥精密鑄造的方法；
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案: [0007]本發(fā)明所述的一種精密鑄造的導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:1.8~2.2%，S1:0.2~1.2%，Cr:26~28%，V:0.6~1.2%, Mo: 1.8 ~5.2%, Ni:4.0 ~6.8%, Ti:0.8 ~1.2%, Nb:0.8 ~1.2%,稀土:0.08 ~
0.12%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0008]在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下I~2mm的橫截面處，其Ni3 (Ti，A1 ,Nb)相的含量為總面積的4~8%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面出，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量為總面積的6~12%。
[0009]作為優(yōu)選，在該鐵基高溫合金導(dǎo)棍的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti,Al)相的含量為總面積的I~4%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面出，其Ni3 (Ti，Al)相的含量為總面積的2~6%。
[0010]本發(fā)明所述的一種精密鑄造的導(dǎo)輥的制造方法，包括以下步驟:
[0011]I)精密鑄造，按照鐵基高溫合金的化學(xué)組成配制鐵基高溫合金材料，采用水溶性型芯，采用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計得到模型，采用快速成型機，采用現(xiàn)有激光燒結(jié)結(jié)束逐層燒結(jié)聚苯乙烯粉，再浸蠟后制得熔模， 然后對熔模進行表面與內(nèi)部的清洗；將熔模浸入到面層涂料中沾漿后取出，然后進行面層的撒砂、干燥，得到模殼，將模殼放入加熱爐中，在溫度為1000~1100°C，保溫2.5~3h，然后隨爐冷卻到室溫，得到模具；將配制的鐵基高溫合金材料熔煉成液態(tài)后倒入模型型殼內(nèi)進行澆注，澆注溫度為1600~1630°C，澆注后將精密鑄造成的導(dǎo)輥自然冷卻至室溫，然后去除澆注系統(tǒng)，得到導(dǎo)輥；
[0012]2)對得到的導(dǎo)輥進行熱等靜壓，溫度為為1200~1250°C，壓力為160~200MPa，保壓時間為3~6小時。
[0013]3)退火:將熱等靜壓后得到的導(dǎo)輥加熱至865~885°C保溫2~4h，然后將溫度降至600~680°C保溫I~1.8h，再降至580~595°C出爐，出爐后自然冷卻至室溫；
[0014]4)精加工:將經(jīng)退火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
[0015]作為優(yōu)選，在退火之后和精加工之前還進行淬火和回火熱處理，所述淬火為:將導(dǎo)輥加熱至1080~1120°C保溫I~2h，然后出爐以油淬；所述回火為:將淬火后的導(dǎo)輥加熱至220~280°C保溫2~3h，然后出爐空冷至室溫 。
[0016]作為優(yōu)選，所述面層涂料為氧化鋯、二醋酸鋯、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例為3.8~4.2:1:0.0004~0.001:0.0006~0.0012的配比通過攪拌、靜置而得到的。
[0017]作為優(yōu)選，所述退火的加熱步驟先加熱到380~420°C，保溫0.8~1.5h，然后再加熱至865~885°C。
[0018]本發(fā)明的效果在于:通過特定的精密鑄造以及退火溫度的選取，使得Ni3 (Ti，Al，Nb)相和Ni3 (Ti，Al)相的強化相在導(dǎo)輥表面和內(nèi)部得到合理的分布，從而使得導(dǎo)輥強度和耐用性得到了大幅度的提升。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]一種精密鑄造的導(dǎo)輥，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:1.9%, Si:1.0%, Cr:27%, V:1.0%, Mo:4.2%, N1:5.8%, T1:0.9%, Nb:
1.1%，稀土:0.09%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；
[0021]在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下1.5mm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量為總面積的6%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面出，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量為總面積的8%。在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相的含量為總面積的3%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面出，其Ni3 (Ti，Al)相的含量為總面積的5%。
[0022]實施例2:
[0023]精密鑄造的導(dǎo)輥的制造方法，包括以下步驟:
[0024]I)精密鑄造，按照鐵基高溫合金的化學(xué)組成配制鐵基高溫合金材料，采用水溶性型芯，采用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計得到模型，采用快速成型機，采用現(xiàn)有激光燒結(jié)結(jié)束逐層燒結(jié)聚苯乙烯粉，再浸蠟后制得熔模，然后對熔模進行表面與內(nèi)部的清洗；將熔模浸入到面層涂料中沾漿后取出；所述面層涂料為氧化鋯、二醋酸鋯、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例為3.9:1:0.0005:0.0008的配比通過攪拌、靜置而得到的。然后進行面層的撒砂、干燥，得到模殼，將模殼放入加熱爐中，在溫度為1050°C，保溫2.6h，然后隨爐冷卻到室溫，得到模具；將配制的鐵基高溫合金材料熔煉成液態(tài)后倒入模型型殼內(nèi)進行澆注，澆注溫度為1628°C，澆注后將精密鑄造成的導(dǎo)輥自然冷卻至室溫，然后去除澆注系統(tǒng)，得到導(dǎo)輥；[0025]2)對得到的導(dǎo)輥進行熱等靜壓，溫度為為1230°C，壓力為190MPa，保壓時間為5小時。
[0026]3)退火:將熱等靜壓后得到的導(dǎo)輥先加熱到380~420°C，保溫0.8~1.5h，然后再加熱至865~885°C保溫3.5h，然后將溫度降至605°C保溫1.6h，再降至585°C出爐，出爐后自然冷卻至室溫；
[0027]3.1)淬火和回火熱處理，所述淬火為:將導(dǎo)輥加熱至1100°C保溫1.8h，然后出爐以油淬；所述回火為:將淬火后的導(dǎo)輥加熱至260°C保溫2.8h，然后出爐空冷至室溫；
[0028]4)精加工:將經(jīng)退火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
【權(quán)利要求】
1.一種精密鑄造的導(dǎo)輥，其特征在于，所述導(dǎo)輥為鐵基高溫合金，以重量百分含量表示，該鐵基高溫合金的組成為:C:1.8~2.2%，Si:0.2~1.2%, Cr:26~28%, V:0.6~1.2%，Mo: 1.8 ~5.2%, Ni:4.0 ~6.8%, Ti:0.8 ~1.2%, Nb:0.8 ~1.2%,稀土:0.08 ~0.12%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)； 在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下I~2mm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量為總面積的4~8%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面出，其Ni3 (Ti，Al，Nb)相的含量為總面積的6~12%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密鑄造的導(dǎo)輥，其特征在于，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的表面以下Imm的橫截面處，其Ni3 (Ti，Al)相的含量為總面積的I~4%，在該鐵基高溫合金導(dǎo)輥的中心橫截面出，其Ni3 (Ti，Al)相的含量為總面積的2~6%。
3.—種權(quán)利要求1所述精密鑄造的導(dǎo)輥的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: O精密鑄造，按照權(quán)利要求1所述的鐵基高溫合金的化學(xué)組成配制鐵基高溫合金材料，采用水溶性型芯，采用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計得到模型，采用快速成型機，采用現(xiàn)有激光燒結(jié)結(jié)束逐層燒結(jié)聚苯乙烯粉，再浸蠟后制得熔模，然后對熔模進行表面與內(nèi)部的清洗；將熔模浸入到面層涂料中沾漿后取出，然后進行面層的撒砂、干燥，得到模殼，將模殼放入加熱爐中，在溫度為1000~1100°C，保溫2.5~3h，然后隨爐冷卻到室溫，得到模具；將配制的鐵基高溫合金材料熔煉成液態(tài)后倒入模型型殼內(nèi)進行澆注，澆注溫度為1600~1630°C，澆注后將精密鑄造成的導(dǎo)輥自然冷卻至室溫，然后去除澆注系統(tǒng)，得到導(dǎo)輥； 2)對得到的導(dǎo)輥進行熱等靜壓，溫度為為1200~1250°C，壓力160~200MPa，保壓時間為3~6小時。 3)退火:將熱等靜壓 后得到的導(dǎo)輥加熱至865~885°C保溫2~4h，然后將溫度降至600~680°C保溫I~1.8h，再降至580~595°C出爐，出爐后自然冷卻至室溫； 4)精加工:將經(jīng)退火處理后的導(dǎo)輥用硬質(zhì)合金刀具精加工成成品導(dǎo)輥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，在退火之后和精加工之前還進行淬火和回火熱處理，所述淬火為:將導(dǎo)輥加熱至1080~1120°C保溫I~2h，然后出爐以油淬；所述回火為:將淬火后的導(dǎo)輥加熱至220~280°C保溫2~3h，然后出爐空冷至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述面層涂料為氧化鋯、二醋酸鋯、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例為3.8~4.2:1:0.0004~0.001:0.0006~0.0012的配比通過攪拌、靜置而得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述退火的加熱步驟先加熱到380~4200C，保溫0.8~1.5h，然后再加熱至865~885°C。
【文檔編號】B22C7/02GK103540858SQ201310432634
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】王強 申請人:蘇州華宇精密鑄造有限公司