一種不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝的制作方法
【專利說明】一種不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝
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技術領域
[0002]本發明涉及一種不銹鋼拉伸工件的加工工藝，特別是一種不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝。
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【背景技術】
[0004]不銹鋼(Stainless Steel)指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。實際應用中，常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學成分上的差異，前者不一定耐化學介質腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。
[0005]不銹鋼常按組織狀態分為:馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為:鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不鎊鋼等。
[0006]1、鐵素體不銹鋼:含鉻12%?30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優于其他種類不銹鋼。屬于這一類的有Crl7、Crl7Mo2T1、Cr25，Cr25Mo3T1、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數小等特點，用于硝酸及食品工廠設備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。
[0007]2、奧氏體不銹鋼:含鉻大于18%，還含有8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有lCrl8Ni9、0Crl9Ni9等。0Crl9Ni9鋼的Wc〈0.08%，鋼號中標記為“O”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設備，如耐蝕容器及設備襯里、輸送管道、耐硝酸的設備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050?1150°C，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。
[0008]3、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼:兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優點，并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18°/『28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、S1、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475°C脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能，也是一種節鎳不銹鋼。
[0009]4、馬氏體不銹鋼:強度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有lCrl3、3Crl3等，因含碳較高，故具有較高的強度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。
[0010]5、沉淀硬化不銹鋼:基體為奧氏體或馬氏體組織，沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Crl3Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不銹鋼。
[0011]不銹鋼的耐蝕性隨含碳量的增加而降低，因此，大多數不銹鋼的含碳量均較低，最大不超過1.2%，有些鋼的Wc (含碳量)甚至低于0.03% (如00Crl2)。不銹鋼中的主要合金元素是Cr (鉻)，只有當Cr含量達到一定值時，鋼才有耐蝕性。因此，不銹鋼一般Cr (鉻)含量至少為10.5%。不銹鋼中還含有N1、T1、Mn、N、Nb、Mo、Si等元素。
[0012]不銹鋼的延展率小、彈性模量E較大，硬化指數較高。現有技術不銹鋼拉伸技術中，不銹鋼板拉伸開裂有時發生在拉伸變形之后，有時在拉伸件由凹模內退出時立即發生；有時在拉伸變形后受撞擊或者振動時發生；有時在拉伸變形后經過一段時間的存放或者使用過程中才發生。同時不銹鋼拉伸件的表面還會存在大量的劃痕，針對前述兩種問題，不銹鋼拉伸件在后續加工中需要對其進行進一步的拋光處理和退應力處理。
[0013]通過研宄現有技術可以發現，以上二者的形成原因可以概括為:1、開裂形成的原因，奧氏體不銹鋼的冷作硬化指數高(不銹鋼為0.34)。且奧氏體不銹鋼為亞穩定型，在變形時會發生相變，誘發馬氏體相變。馬氏體相較脆，因此極其容易發生開裂。而在拉伸塑性變形過程中，不銹鋼中馬氏體相含量會隨著拉伸變形量的增加而含量極速增加，殘余應力也隨之增加。故而不銹鋼拉伸工件中隨著拉伸變形量的增加而導致材料中馬氏體相的含量也隨之升高，加工殘余應力也越大，從而加工工件也越容易開裂。2、表面劃痕形成的原因，不銹鋼拉伸件表面出現劃痕的主要原因是由于工件和模具表面存在相對移動，在一定壓力的條件下，致使拉伸坯料與模具局部表面直接產生擠壓和摩擦，加之坯料的變形熱是坯料及合金金屬肩熔敷在模具表面上，使工件表面產生劃痕。
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【發明內容】

[0015]為解決上述問題，本發明公開了一種不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝，有效地減少了不銹鋼拉伸工件的拉伸次數，減少加工后處理難度，有效低降低了生產成本，提高生產效率，提尚廣品的質量。
[0016]本發明公開的不銹鋼拉伸工件的溫間拉伸工藝，a、在拉伸加工前對模具凹模和模具凸模均分別進行預處理，預處理包括預熱處理使相應模具達到加工設定高溫溫度和預冷處理使相應模具達到加工設定低溫溫度中的任一，模具凹模和模具凸模不同時采用預熱處理和預冷處理中的同一種；b、將待拉伸加工的不銹鋼坯料(不銹鋼坯料可以根據具體加工工件的不同，選用不同形狀、規格以及材質的鋼板)在預處理準備完成后并保持溫度穩定的模具凹模和模具凸模上進行拉伸處理，不銹鋼坯料為奧氏體不銹鋼材料。本發明技術方案通過溫間拉伸工藝，可以有效降低不銹鋼在拉伸過程中奧氏體相向馬氏體相的轉換，避免材料變脆、應力積累以及減小表面劃痕對產品質量以及生產加工效率的影響，同時本方案可以通過一次拉伸也可以通過多次拉伸成型所需要的拉伸工件，通常針對一般的拉伸件只需要一次拉伸即可成型，而無需在拉伸過程中因材料老化變脆可塑性下降等原因而進行回火多次拉伸，極大地降低了加工生產的成本和生產難度，降低了拉伸生產對設備的要求，同時提高了加工精度，減小了因加工誤差累積而產生的高報廢率。采用本發明的技術方案可以毫無疑問地降低因材料應力過高而脆化可塑性降低需要回火的情況，無論是在一次加工或者多次加工過程中都可以極大地降低對回火減應力工序的要求，簡化了生產以及后處理的工藝工序。
[0017]作為一種優選，步驟a中模具凹模采用預熱處理使模具凹模達到加工設定高溫溫度并保持溫度穩定，模具凸模采用預冷處理使模具凸模達到加工設定低溫溫度并保持溫度穩定。本方案采用模具凹模為熱模，模具凸模為冷模是考慮到在考慮到在拉伸工件加工發熱量大時便于進行工件和模具溫度調整，因為如果凸模為熱模的情況了熱量都被限制在工件和模具的內部是不利于進行散熱的，極易產生奧氏體向馬氏體的轉變，影響可塑性和內應力，極大幾率會提升加工難度，當然這里也可以采用步驟a中模具凹模采用預冷處理使模具凹模達到加工設定低溫溫度并保持溫度穩定，模具凸模采用預熱處理使模具凸模達到加工設定高溫溫度并保持溫度穩定，同時在模具凸模中再加入可以根據需要開關的冷卻幾個如埋入冷卻劑管，而在模具凸模溫度過高時打開冷卻劑管而向凸模內導入冷卻劑如冰凍鹽水、冷凍空氣及其它氣態或液態冷媒，從而達到散熱調整凸模溫度的目的，以減小加工放熱對拉伸加工、后處理以及產品質量的影響。
[0018]作為一種優選，步驟b不銹鋼坯料的至少與經預熱處理并保持溫度穩定的模具凹模或者模具凸模接觸的被加工面上還設置有潤滑層(聚氟乙烯、尼龍薄膜)，潤滑層可以單獨選用聚氟乙烯薄膜或者尼龍薄膜也可以選擇采用多層膜(多層模結構優選聚氟乙烯薄膜和尼龍薄膜相間設置，其中相鄰的聚氟乙烯薄膜層的厚度應當不大于尼龍薄膜層厚度同時又不小于尼龍薄膜層厚度的三分之一，其中每一層的聚氟乙烯層或尼龍薄膜層中均可以由一層或多層的同種類型的薄膜層疊組成)，采用多層膜結構的由聚氟乙烯薄膜和尼龍薄膜組成的潤滑層目的是借助聚氟乙烯的低表面張力和尼龍的可塑粘流性來綜合地達到潤滑的效果。
[0019]作為一種優選，步驟a中經過預處理并保持溫度穩定的模具凹模和模具凸模之間的溫度差為50-100°C。本方案通過設定模具凸模和模具凹模在分別經過預冷和預熱處理后，工作溫度差保持在50-100°C，從而在拉伸過程中有效地減少不銹鋼組織結構由奧氏體向馬氏體的轉