[发明专利]一种精加工用途退火拉拔钢棒的制造方法

说明书

本发明涉及精加工用途退火拉拔钢棒，钢棒原料选择亚共析低合金钢，钢棒的组织为均匀一致的(粒状)贝氏体，可能含有少量铁素体，基体内均匀分布碳化物颗粒，组织中分布长条状硫化物夹杂，钢材的硬度为160‑250HB。坯料轧制后生成贝氏体组织的棒材，经软化退火获得硬度可控的退火棒材，然后再拉拔成目标硬度的产品，该产品表现出良好的精密加工性能，采用精密刀具加工小直径深孔、环形盲孔等对排屑要求较高的形状时，刀具寿命与加工同硬度级别等温退火棒料时相当刀具寿命与加工等温退火棒料时相当，达到常规退火工艺的两倍。

技术领域

本发明涉及一种适用于精加工的钢棒及其退火拉拔工艺。

背景技术

随着机械切削加工不断向自动化、高速化、精密化、复杂化的方向发展，零件制造商们对材料的切削性要求越来越高。而材料的切削性能受多种因素影响，以钢铁材料为例，钢中塑性长条状夹杂物、片状珠光体组织有利于促使机加工时形成小而短的卷曲形断屑，从而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命；而选择合适的硬度范围也非常重要，硬度过高，容易断屑但加剧刀具磨损，硬度过低，易于切削但会造成粘刀与不断屑。因此在生产加工量大、加工形状复杂、精度要求高的钢制零件时，必须寻找合适的硬度范围与金相组织，从而获得最佳的机械加工性能。例如在采用35CrMo、42CrMo等亚共析合金钢生产一些需掏深孔、镗环形盲孔、钻小直径深孔等复杂形状、最终淬火或调质态使用的精密零件时，因为轧制、调质或淬火状态硬度偏高，会严重磨损精密刀具，因此一般会先选择等温退火。获得最佳的硬度与金相组织的匹配，改善原料深孔加工综合性能。

等温退火工艺是将亚共析钢棒加热至完全奥氏体化保温，再尽快冷却至珠光体形成温度区间，以减少先共析铁素体的析出，并获得珠光体比例远超平衡态的伪珠光体组织(如图1所示)以及合适的硬度范围。但这一工艺要求热处理厂家配备造价昂贵、具有快速冷却能力的等温退火炉，如因冷却能力不足使网状或块状先共析铁素体析出，会导致硬度偏低、塑性提高，造成盲孔、深孔加工时断屑与排屑不良，不但降低生产效率，甚至会造成频繁断刀，使制造成本大大提高。

此处如果采用常规软化退火的话，存在金相组织不可控、加工性能不良的问题。亚共析合金钢棒料轧制结束后因冷却速度的不同会形成铁素体(F)+珠光体(P)、贝氏体(B)或F+P+B的复合金相组织，棒材经软化退火后金相组织也基本不会变化，F+P、F+P+B的不均匀混合组织会表现出较差的机械加工性能。其中的铁素体因硬度过低、韧性好，容易导致粘刀，不断屑，而夹杂于其中的贝氏体组织硬度偏高，又会使刀具磨损加剧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种金相组织稳定可控、硬度可调的适用于精加工的钢棒，不仅降低了生产难度，而且也稳定。

此外，本申请设计的退火拉拔工艺实现了通过调整退火温度及拉拔减径量的相互匹配，使产品最终硬度可在较宽范围内调整。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种精加工用途退火拉拔钢棒，钢棒原料选择亚共析低合金钢，钢棒的组织为均匀一致的(粒状)贝氏体，可能含有少量铁素体，基体内均匀分布碳化物颗粒，组织中分布长条状硫化物夹杂，钢材的硬度为160-250HB。本申请钢棒产品的最终硬度可根据后续机械加工要求通过拉拔而在前述硬度范围内进行调整：拉拔是指对退火棒的拉拔，硬度的变化可通过减面率进行控制。当然，为了满足生产稳定性和实现确实的可控，进一步限定退火棒的硬度为160-250HB，减面率为5-20％。