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高强度12cr5moi合金管材料的制造方法

作者:admin 来源:www.tjyfgg.com 日期:2019-04-15 17:06
  • 技术领域
    本发明属于有色金属冶炼及塑性成型技术领域,具体涉及大规格高强度12cr5moi合金管材料的制造方法。


    背景技术:

    12cr5moi合金管具有良好的导电、导热性,电磁屏蔽性良好,比强度和比刚度高,减震性好,切削加工和尺寸稳定性佳,易回收,有利于环保等优点,在航空航天、交通工具、电子通讯等行业有极大的应用前景,被誉为“21世纪的绿色工程材料”。但由于12cr5moi合金管属于密排六方结构,室温塑性较低,成型能力差,大大限制了12cr5moi合金管应用。


    技术实现要素:

    本发明提供一种适合12cr5moi合金管材料加工特性、方便生产、降低生产成本的大规格高强度12cr5moi合金管管的制造工艺。
    本发明包括以下步骤:
    1)将铸造12cr5moi合金管实心坯料采用电渣重熔工艺取得精制的12cr5moi合金管熔体;
    2)将精制的12cr5moi合金管熔体采用浇注工艺取得12cr5moi合金管管坯;
    3)将12cr5moi合金管管坯预热至250~450℃后进行锻造;锻造时采用带有锥度的温度为150~250℃、且表面涂敷水溶性润滑剂的芯棒,锻造时的锻砧温度为150~250℃;
    4)将锻造后的12cr5moi合金管管坯置于250~380℃条件下退火;
    5)对退火后的12cr5moi合金管管坯进行冷轧,取得薄壁12cr5moi合金管管。
    本发明采用以上方法进行12cr5moi合金管管制造时,能够解决12cr5moi合金管生产过程中的杂质多、塑性差、成本高、成材率低等难题,针对性地解决了12cr5moi合金管制造过程中的纯净度、晶粒度和致密度三大问题,提高了生产效率、产品成材率,降低生产成本,将在12cr5moi合金管大规格无缝管材生产技术方面带来跨越式发展。
    进一步地,本发明所述步骤1)中,在电渣重熔工艺中以气体SF6为工作氛围。
    所述步骤2)中,在浇注工艺中以气体SF6为工作氛围。
    纯净的N2、Ar、Ne等惰性气体虽然能对镁及其合金熔体起到一定的阻燃和保护作用,但效果并不理想.N2易与镁反应生成Mg3N2粉状化合物,至使结构疏松,不能阻止反应的进行。而Ar和Ne等惰性气体虽然与Mg不反应,但无法阻止镁的蒸发。
    SF6气体与镁反应产物在熔体表面形成一薄层较致密的MgS/MgO复合膜,可以抑制镁的氧化SF6气体对镁及其合金熔体,可以起到良好的保护作用且效果优良。
    所述步骤2)取得的12cr5moi合金管管坯的外径为400~1200mm,内径为200~600mm,长度为800~4000mm。通过步骤2)取得的上述尺寸的12cr5moi合金管空心坯料的设计出发点或可达到的特殊优良效果:
    1)减少了常规锻造过程中的镦粗、冲孔再拔长工艺,节约成本;
    2)镁的晶体结构为密排六方,铸态坯料锻造镦粗、冲孔过程容易产生锻造裂纹等缺陷;
    3)减少了锻造工艺中对坯料尺寸的严格限制,使最终产品规格范围更广。
    所述步骤3)中,将12cr5moi合金管管坯套置在芯棒外对12cr5moi合金管管坯管壁进行多道次下压锻造,前几道次中每道次的变形量小于10%,累计变形量大于20%后,每道次变形量为10~20%。前期小变形量破碎铸态组织,当组织变为加工态时进行大变形量,进一步破碎组织、弥散夹杂、提高致密度。
    所述步骤5)中,所述步骤5)中,至少进行3~8道次减壁工艺,每两道次减壁工艺之间进行软化退火。
    所述步骤5)中,每道次减壁工艺的减壁率为20~30%。
    以上工艺特点:
    1)常温下进行大减壁变形,依靠锻轧工艺变形强化,得到高强度管材坯料;进一步破碎锻造时晶粒,与退火结合提高晶粒度级别;
    2)可进一步使金属组织致密;
    3)表面质量及尺寸精度高;
    4)道次间退火为下一道次冷轧做好组织准备,消除前一道次产生的应力。
    本发明的具体优点分析如下:
    1、本发明利用电渣重熔生产12cr5moi合金管锻造前坯料,其优点:
    1)从源头解决112cr5moi合金管净度问题;
    2)电渣重熔坯料组织致密,为后续锻造提供了组织保证。
    2、本发明锻造前坯料为电渣重熔空心坯,其优点:
    1)减少了常规锻造过程中的镦粗、冲孔再拔长工艺,节约成本;
    2)镁的晶体结构为密排六方,铸态坯料锻造镦粗、冲孔过程容易产生锻造裂纹等缺陷;
    3)减少了锻造工艺中对坯料尺寸的严格限制,使最终产品规格范围更广;
    3、锻造成型12cr5moi合金管管坯,其优点:
    1)与轧制工艺相比,锻造产品轴向和径向力学性能差异较轧制差异小;
    2)与挤压工艺相比,锻造可生产大规格锻造管件;
    4、冷轧管机轧制,其优点:
    1)常温下进行大减壁变形,依靠锻轧工艺变形强化,得到高强度管材坯料;
    2)进一步使金属组织致密;
    3)进一步破碎锻造时晶粒,与退火结合提高晶粒度级别;
    4)表面质量及尺寸精度高。
    具体实施方式
    一、原料准备:
    铸造12cr5moi合金管实心坯料。
    二、生产工艺:
    1)电渣重熔:将铸造12cr5moi合金管实心坯料采用电渣重熔工艺取得精制的12cr5moi合金管熔体。
    2)浇注:将精制的12cr5moi合金管熔体采用浇注工艺取得12cr5moi合金管管坯,规格:外径为960mm,壁厚为310mm,长度为800mm。
    3)12cr5moi合金管管坯预热:12cr5moi合金管空心坯料加热到350℃~450℃,保温时间按照1~3min/mm。
    4)锻造:锻造时,先把带有锥度的芯棒加热到150~250℃,在其表面涂敷水溶性润滑剂,同时把锻砧加热到150~250℃。
    将12cr5moi合金管管坯套在芯棒上进行3~8道次下压工艺,夹头边旋转边将芯棒和套在其上的坯料送入锻造箱中,管坯在芯棒上由4个锤头径向打击,完成变形。带有锥度的芯棒且涂敷水溶性润滑剂有利于芯棒脱出。
    开始几道次内12cr5moi合金管材料为铸态组织,前几道次中每道次的变形量小于10%。当累计变形量大于20%时,合金由铸态组织基本完全变成加工态组织,此时改用每道次变形量为10~20%进行下压。
    锻造后取得的12cr5moi合金管管坯规格:外径为960mm,壁厚为120mm,长度为2100mm,锻造比:2.86。
    5)退火:将锻造后的12cr5moi合金管管坯置于250~380℃条件下退火,保温时间1~3min/mm。
    6)冷轧:
    对退火后的12cr5moi合金管管坯进行冷轧,冷轧采用3~8道次减壁工艺,每道次减壁工艺的减壁率为20~30%。每两道次减壁工艺之间进行350℃~450℃软化退火。
    取得薄壁12cr5moi合金管管,规格:外径914mm,壁厚40mm,长度5900mm,轧制比:2.88。

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