一种耐磨销轴及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种销轴及其加工方法，尤其涉及一种耐磨销轴及其加工方法；属于 螺栓加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 工程机械铰接销轴使用非常广泛，车架与车架之间的联接，车架与工作装置之间 的联接，工作装置独立部件相互间的联接，都使用了铰接销轴。但目前销轴结构没有统一 的设计标准，因此在销轴结构的实际设计时，不同的机型，不同的设计人员，设计出来的 销轴结构千差万别，使用效果也不理想。
[0003] 为了降低销轴的劳动强度，提高作业效率，现有技术中有设计生产自润滑的销轴， 也有设计便于拆装、所需安装空间较小的链接销轴，极少从销轴材料上做研宄的。然而现有 技术中的销轴普遍存在硬度、强度高的同时塑性、韧性不够，因此使用寿命较短，严重影响 销轴的工作效率。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种不仅强度、硬度较高；而且塑性和韧 性都能达到要求的耐磨销轴。
[0005] 本发明的上述目的可以通过以下技术方案得以实施：一种耐磨销轴，该销轴由耐 磨销轴钢加工而成，所述的耐磨销轴钢由以下质量百分数的化学成分组成：
[0006] C ：0. 38% -0. 45% ； Mn ：1. 0% -1. 2% ； Cr ：0. 8% -1. 1% ；
[0007] Si ：0. 20% -0. 35% ； Ni ^ 0. 25% ； S 彡 0.025%;
[0008] P < 0.025%; Mo ：0. 3% -〇. 5% ； V ：0. 2% -〇. 5% ；
[0009] 其余为Fe。
[0010] 现有普通的耐磨销轴钢40Cr的化学成分是C :0. 37-0. 44% ;Si:0. 17-0. 37% ; Μη:0· 5-0. 8% ;Cr:0. 8-1. 1% ;Ni 彡 0· 25% ;S 彡 0· 025% ;P < 0· 025% ;其余为 Fe。本发 明在普通的耐磨销轴钢40Cr的基础上降低了镍（Ni)、硫（S)、磷（P)的含量，进一步限定了 硅（Si)的含量，并增加了锰（Mn)的含量，此外，还添加了钼（Mo)、钒（V)元素，不仅在强度 和硬度上能够达到耐磨销轴钢40Cr的要求，而且由于化学成分的改变，其显微组织也发生 改变，奥氏体晶粒变细，塑性和韧性得到了很大的提高，使其满足销轴的工作要求。此外由 于销轴生产中要求有良好的冷加工性能。降低硫含量可提高钢的冷变形能力；降低磷含量 会使钢的变形抗力减小。因此，降低磷、硫含量不仅可以改善钢的塑韧性和耐延迟断裂性 能，还可以改善钢的冷加工性能。结合其他元素，将Mn元素的含量提高至1. 0-1. 2%，使Mn 不仅与Fe形成固溶体，提高耐磨销轴钢中的硬度和强度，还可与S形成MnS，避免因硫导致 的热脆现象，从而改善销轴的加工性能。
[0011] 在上述的耐磨销轴中，作为优选，所述的耐磨销轴钢由以下质量百分数的化学成 分组成：
[0012] C ：0. 40% -0. 42% ； Mn ：1. 05% -I. 10% ； Cr ：0. 9% -I. 0% ；
[0013] Si ：0. 25% -0. 30% ； Ni ^ 0. 25% ； S ^ 0. 025% ；
[0014] P < 0.025%; Mo ：0. 3% -〇. 5% ； V ：0. 2% -〇. 5% ；
[0015] 其余为Fe。
[0016] 本发明的另一个目的在于提供该耐磨销轴的加工方法，该方法包括以下步骤：
[0017] S1、按照上述耐磨销轴的组成成分及质量百分比称取原料，将原料破碎细化成金 属粉末，并在氢气或真空条件下，在750-780°C下进行预退火处理，油冷至450-550°C出炉 空冷，掺合后将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒；
[0018] S2、将步骤Sl中制得的大颗粒或团粒粉末放入模具型腔内，在480MPa-520MPa的 压力下轧制成销轴坯料；
[0019] S3、将步骤S2中制得的销轴坯料在840-860°C条件下用淬火油进行淬火处理后， 保温1-3小时，油冷至室温，然后在500-530°C下回火处理，保温1-3小时；空冷得销轴粗 品；
[0020] S4、将步骤S3中制得的销轴粗品经过车床粗车外圆和精车外圆后，再经磨床粗 磨、精磨得销轴半成品；
[0021] S5、将步骤S4中的销轴半成品经过除油、酸洗除锈后先在75-85°C下在铬酸盐中 氧化处理8-12min，然后再进行发黑处理，清洗后立即作脱水封闭处理即得耐磨销轴成品。
[0022] 在上述的耐磨销轴的加工方法中，作为优选，步骤Sl中退火处理的温度为 760-780°C，退火处理时间为4-5小时，油冷至480-520°C出炉空冷。
[0023] 在上述的耐磨销轴的加工方法中，作为优选，步骤S3中淬火温度为850-860°C，回 火处理温度为520-530°C，回火时间为2小时。
[0024] 本发明步骤S3中的调质处理是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使销轴 具有良好的综合机械性能。其中在高温回火时，会出现二次硬化效应。随着回火温度的升 高，钢的强度、硬度降低，塑性、韧性升高。本发明的耐磨销轴钢含有Mo、V元素，提高了钢的 回火抗力；在500°C以上温度回火时析出合金碳化物而产生二次硬化，强度和硬度随回火 温度的升高变化不大；但当回火温度高于约550°C，强度和硬度急剧下降；在C原子的同溶 强化作用逐渐消失和合金元素的弥散强化作用逐渐加强的共同作用下，随着回火温度的升 高，塑性变化不大，而韧性不受弥散强化效应的影响，所以大幅度提高。而淬火温度的提高， 本发明的耐磨销轴钢受晶粒粗化和二次硬化效应的综合影响，其强度和硬度表现出先升后 降的趋势，强度由升到降的临界奥氏体化温度约为l〇〇〇°C，塑性和韧性逐渐下降，且韧性下 降的速度较快。
[0025] 在上述的耐磨销轴的加工方法中，作为优选，步骤S5中所述铬酸盐的化学成分 为：Na 2CrO4:18-23g/L、Na 2C04:4-5g/L、NaOH :4-6g/L、Na 3P04:10-12g/L。
[0026] 在上述的耐磨销轴的加工方法中，作为优选，步骤S5中所述发黑处理中 Co (CH3COO) 2:15-16g/L，氧化剂 KMnO 4:8-12g/L，催化剂 NiSO 4:1. 5-2. 5g/L，用 3-6g/L HNO 3 调节pH至2-3,温度为75-85°C，发黑处理10-15min。
[0027] 在上述的耐磨销轴的加工方法中，作为优选，步骤S5中所述脱水封闭处理的处理 温度为78-85°C，pH为3-5,处理时间为15-18min。
[0028] 在上述的耐磨销轴的加工方法中，作为优选，步骤S5中所述封闭处理采用水解 盐法，所述水解盐溶液的化学成分为：NiS04:3-4g/L、NaAc · 3H20 :6-8g/L、CoSO4 · 7H20 : 0· 3-0. 5g/L、H3B03:2_3g/L。
[0029] 综上所述，本发明具有以下优点：
[0030] 1、本发明的耐磨销轴在耐磨销轴钢40Cr的基础上降低了镍（Ni)、硫（S)、磷（P)， 进一步限定了硅（Si)的含量，并增加了锰（Mn)的含量，此外，还添加了钼（Mo)、钒（V)元 素，不仅在强度和硬度上能够达到要求，而且塑性和韧性得到了很大的提高，此外还可以改 善螺栓钢的冷加工性能。
[0031] 2、本发明的耐磨销轴加工方法采用较为优化的调质处理方法，经过调质中淬火和 回火后，可以获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的耐磨销轴。
[0032] 3、本发明的耐磨销轴加工方法采用常温发黑处理，发黑处理后的销轴表面获得兼 有防蚀与装饰双重功能的转化膜，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0033] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并 不限于这些实施例。
[0034] 表1 :本发明耐磨销轴钢的化学成分（按质量百分数％ )
[0035]
【主权项】
1. 一种耐磨销轴，该销轴由耐磨销轴钢加工而成，所述的耐磨销轴钢由以下质量百分 数的化学成分组成： C ：0. 38% -0. 45% ； Mn ：1.0%-1.2% ；Cr ：0.8%-1. 1% ； Si ：0. 20% -0. 35% ； Ni ^ 0. 25% ； S 彡 0.025%; P< 0.025%; Mo ：0.3%-0. 5% ； V ：0.2%-〇. 5% ； 其余为Fe。
2. 根据权利要求1所述的耐磨销轴，其特征在于：所述的耐磨销轴钢由以下质量百分 数的化学成分组成： C ：0. 40% -0. 42% ； Mn ：1. 05% -1. 10% ； Cr ：0.9%-1.0% ； Si ：0. 25% -0. 30% ； Ni ^ 0. 25% ； S 彡 0.025%; P< 0.025%; Mo ：0.3%-0. 5% ； V ：0.2%-〇. 5% ； 其余为Fe。
3. -种耐磨销轴的加工方法，该方法包括以下步骤： 51、 按照上述耐磨销轴的组成成分及质量百分比称取原料，将原料破碎细化成金属粉 末，并在氢气或真空条件下，在750-780°C下进行预退火处理，油冷至450-550°C出炉空冷， 掺合后将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒； 52、 将步骤S1中制得的大颗粒或团粒粉末放入模具型腔内，在480MPa-520MPa的压力 下轧制成销轴坯料； 53、 将步骤S2中制得的销轴坯料在840-860°C条件下用淬火油进行淬火处理，保温1-3 小时，油冷至室温，然后在500-530°C下回火处理，保温1-3小时；空冷得销轴粗品； 54、 将步骤S3中制得的销轴粗品经过车床粗车外圆和精车外圆后，再经磨床粗磨、精 磨得销轴半成品； 55、 将步骤S4中的销轴半成品经过除油、酸洗除锈后先在75-85°C下在铬酸盐中氧化 处理8-12min，然后再进行发黑处理，清洗后立即作脱水封闭处理得耐磨销轴。
4. 根据权利要求3所述的耐磨销轴的加工方法，其特征在于：步骤S1中退火处理的温 度为760-780°C，退火处理时间为4-5小时，油冷至480-520°C出炉空冷。
5. 根据权利要求3所述的耐磨销轴的加工方法，其特征在于：步骤S3中淬火温度为 850-860°C，回火处理温度为520-530°C，回火时间为2小时。
6. 根据权利要求3所述的耐磨销轴的加工方法，其特征在于：步骤S5中所述铬酸盐的 化学成分为：Na2Cr0 4:18-23g/L、Na 2C04:4-5g/L、NaOH :4-6g/L、Na 3P04:10-12g/L。
7. 根据权利要求3所述的耐磨销轴的加工方法，其特征在于：步骤S5中所述发黑处 理中（：〇(〇13(：00)2:15-168/1，氧化剂疆110 4:8-128/1，催化剂附504:1.5-2.58/1，用3-6 8/1 HN03调节pH至2-3,温度为75-85°C，发黑处理10_15min。
8. 根据权利要求3所述的耐磨销轴的加工方法，其特征在于：步骤S5中所述脱水封闭 处理的处理温度为78-85°C，pH为3-5,处理时间为15-18min。
9. 根据权利要求3或8所述的耐磨销轴的加工方法，其特征在于：步骤S5中所述封闭 处理采用水解盐法，所述水解盐溶液的化学成分为： NiS04:3-4g/L、NaAc ? 3H20 :6-8g/L、C〇S04 ? 7H20 :0? 3-0. 5g/L、H3B03:2-3g/L。
【专利摘要】本发明属于销轴加工技术领域，涉及一种耐磨销轴及其加工方法。它解决了现有的销轴强度和硬度不高的问题。本耐磨销轴由耐磨销轴钢加工而成，所述的耐磨销轴钢由以下质量百分数的化学成分组成：C：0.38％-0.45％；Mn：1.0％-1.2％；Cr：0.8％-1.1％；Si：0.20％-0.35％；Ni≤0.25％；S≤0.025％；P＜0.025％；Mo：0.3％-0.5％；V：0.2％-0.5％；其余为Fe。本耐磨销轴具有强度、硬度高的优点。
【IPC分类】B23P15-00, C22C38-46, C22C38-24, F16B19-02
【公开号】CN104625630
【申请号】CN201410815948
【发明人】张书麟
【申请人】宁波瑞国精机工业有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月24日