一种耐腐蚀的铰链制造技术

本发明专利技术涉及一种耐腐蚀的铰链，属于合金材料加工技术领域。所述耐腐蚀的铰链由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10‑0.15％、Cr：1.4‑1.6％、Si：0.14‑0.20％、Mn：0.8‑1.15％、Al：0.03‑0.05％、N：0.008‑0.015％、Ti：0.12‑0.22％、S：0.005‑0.022％、V：0.08‑0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质，并通过原料炼钢、深冷处理、电镀、钝化、封闭处理加工而成。本发明专利技术铰链的耐腐蚀性及机械性能较好。

Corrosion resistant hinge

The invention relates to a corrosion resistant hinge, which belongs to the technical field of alloy material processing. The hinge of corrosion resistance by steel material, elements of the alloy steel and its quality percentage: C:0.10 0.15%, Cr:1.4 1.6%, Si:0.14 0.20%, Mn:0.8 1.15%, Al:0.03 0.05%, N:0.008 0.015%, Ti:0.12 0.22%, S:0.005 0.022%, V:0.08 0.15%, P = 0.015%, margin for the Fe and inevitable impurities, and the raw material steel, cryogenic treatment, plating, passivation, closed processed. The invention has good corrosion resistance and good mechanical property.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐腐蚀的铰链，属于合金材料加工

技术介绍
钢铁应用于工业生产和生活中的各个方面，在人类的生活和工作中有着十分重要的作用，是科技发展的基础，但钢铁在大气中易锈蚀且锈蚀过程相当复杂，对工业生产及人们的生活产生不同程度的不利影响，带来不必要的经济损失。在我国，据中国工业和自然环境腐蚀调查项目组2008年调查结果显示，由腐蚀造成的直接经济损失达2300亿元，间接经济损失为5000～6000亿元，相当于当年我国国民生产总值的5％。因此，研究防止钢铁腐蚀的方法就变得很重要。铰链又称合页是用来连接两个固体并允许两者之间做相对转动的机械装置。铰链可由可移动的组件构成，或者由可折叠的材料构成。现有技术中的铰链一般采用普通合金钢通过普通的成型工艺制成，其性能较为一般，尤其是强度和耐腐蚀性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种同时具有较高耐腐蚀性和机械性能的铰链。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种耐腐蚀的铰链，所述的耐腐蚀的铰链由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：1.4-1.6％、Si：0.14-0.20％、Mn：0.8-1.15％、Al：0.03-0.05％、N：0.008-0.015％、Ti：0.12-0.22％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。本专利技术耐腐蚀的铰链的合金钢中降低了碳含量，提高了铬含量，通过各元素之间产生的协同作用提高铰链的综合性能。在本专利技术铰链的合金钢中若碳含量过低，在加工中的深冷处理会严重影响强度和硬度，若碳含量过高，塑性低，还会影响后续的成型及电镀过程中的性能，造成开裂等问题。为了避免在渗层中发生内氧化形成“黑色网状组织”缺陷，本专利技术铰链合金钢中Si含量要求控制在0.20％以下。当加入0.14-0.20％Si可以提高铰链的强度，若Si含量低于0.14％，则会影响铰链的屈服强度。尽管Mn是固溶强化元素，但在本专利技术铰链合金钢中，若锰含量大于1.15％，则会大幅度降低铰链的塑性和韧性。铬元素与碳元素可产生协同作用，形成多种碳化物，随着铬元素含量的增加，碳化物的数量也在不断的增加。在铰链中加入高含量的铬元素，不仅能改变铰链中碳化物弥散分布形态，获得以Cr23C6和Cr7C3为主的碳化物，使其弥散分布于奥氏基体上，还能提高铰链的耐磨性、硬度、强度。而且铬元素的加入能提高钢材的淬透性以及钢材的抗氧化性能。本专利技术铰链合金钢中高含量的铬元素可使钢材具有良好的高温抗氧化和耐氧化性介质腐蚀的作用。这些都是一般低铬含量合金无法实现的。但当铬元素的含量超过1.6％时，会导致铰链的韧性和塑性降低。Ti在铰链的铰链中可提高钢的强度与韧性，特别是可以与铝一起固氮，消除钢中多余的氮元素造成的危害。铝是最基本、最有效的细化晶粒元素，在钢中主要以AlN形式存在。AlN主要分布于晶界，起到钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。当合金钢中铝含量较高，但氮含量较低时，则不能形成足够的AlN使其均匀的分布于奥氏体晶界。AlN数量较少必然导致其分布较多的位置钉扎晶界作用明显，较少的位置则不能钉扎晶界阻止奥氏体晶粒的长大，这也是产生混晶，即晶粒局部异常长大的主要原因。经不断试验发现，在本专利技术铰链合金钢中铝含量为0.03-0.05％时，控制Al/N≥3能够保证在在后续的热处理时不发生混晶现象。本专利技术铰链合金钢中加入0.08-0.15％V细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒不仅是强化合物形成元素，还是钢材优良的脱氧剂，能与碳的结合，形成高熔点、高硬度、高弥散度且稳定的VC碳化物，且0.12-0.22％Ti、0.08-0.15％V与0.8-1.15％Mn起协同作用，共同提高钢的强度和硬度，其原因在于Ti、V与Mn配合使用不仅可以细化晶粒，还可以得到更高体积分数的弥散分布析出颗粒，同时起到细晶强化和弥散强化的作用，还可以提高铰链的强度、韧性以及抗腐蚀能力。一般的合金钢中，硫、磷等杂质元素的非金属夹杂会破坏钢的基体连续性，在静载荷和动载荷的作用下，往往成为裂纹的起点，影响合金钢的性能，但是本专利技术为了提高铰链切削性，需要添加一定的硫含量。本专利技术还提供一种耐腐蚀的铰链的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：原料炼钢：按耐腐蚀的铰链所用合金钢的组成元素及质量百分比配料，将原料熔炼成钢水，钢水经真空冶炼、浇注、轧制成钢板，并将钢板加工成型，得铰链坯件；将铰链坯件在-138～-170℃下深冷处理1-1.5h，然后在230-250℃下低温回火处理120-145min，得铰链半成品；将铰链半成品在20-30℃的电镀液中处理50-120min，经钝化处理、封闭处理得耐腐蚀的铰链成品。本专利技术先采用深冷处理，使残余奥氏体向马氏体转变，促使马氏体孪晶细化并析出超微细碳化物，提高材料硬度与耐磨性。未经深冷处理后的合金钢在其表面的硬度较低，容易出现低头现象，而经过深冷处理后的合金钢，表层中原先较多的残余奥氏体在深冷处理中继续向马氏体转变，增加有效硬化层深度，提高了表面硬度，产品表层的硬度可提高25-40％左右，因此消除了低头现场。马氏体和残余奥氏体是不稳定的相，有自发地向铁素体+渗碳体组织转变的趋势。本专利技术在深冷处理后再经低温回火，碳原子偏聚形成富碳原子团，马氏体开始分解，马氏体中溶解的过饱和碳浓度下降，正方度减少，并有碳化物析出形成回火马氏体。在230-250℃回火时，残余奥氏体也发生转变生成回火马氏体，进一步提高铰链的表面硬度与耐磨性。另外，本专利技术原料炼钢中采用真空冶炼。合金钢中的氧含量和非金属夹杂物，尤其是氧化物，对铰链合金钢的疲劳寿命有着相当大的影响，因此，本专利技术采用真空冶炼，提高合金钢的纯净度，进而提高铰链的接触疲劳性能，提高其使用寿命。通过真空冶炼氧含量从28mg/kg降低到16mg/kg，氧化物总量从64.9mg/kg降低到44.8mg/kg，存活率为50％时的接触疲劳寿命提高了29％，存活率为95％时接触疲劳寿命提高了20％。在上述铰链的加工工艺中，深冷处理后的升温速率为3-5℃/min。即深冷处理后，以3-5℃/min的速率升温至230-250℃进行回火处理。在上述铰链的加工工艺中，电镀液的成分为：锌离子15-25g/L，镍离子1.8-2.8g/L，氢氧化钠150-200g/L，四乙烯五胺10-15g/L，乙烯亚胺8-15ml/L，柠檬酸5-6g/L，酒石酸钾钠15-20g/L。锌-镍合金镀层之所以有优良的耐蚀性是因为合金镀层的稳定电位介于锌和基体(钢铁)之间，较小的电位差导致镀层腐蚀较慢。锌-镍合金的腐蚀产物主要是ZnCl2·4Zn(oH)2。该腐蚀产物均匀、致密地覆盖在镀层表面，不易导电，有很好的保护作用；而锌镀层的腐蚀产物主要是ZnO，结构疏松，起不到保护作用。此外，本专利技术电镀锌-镍合金层中，锌-镍合金属于y相(金属间化合物)，具有最高的热力学稳定性，因而耐蚀性较好；而锌镀层是叩相结构(紧密六方晶系)，热力学稳定性较差。本专利技术在铰链坯件表面通过上述的电镀工艺电镀锌-镍合金层具有如下几个优点：1、镀层沉积速率快；2、镀液的均镀能力高；3、电流效率高；4、镀液电流密度范围宽，镍共析率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐腐蚀的铰链，其特征在于，所述的耐腐蚀的铰链由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10‑0.15％、Cr：1.4‑1.6％、Si：0.14‑0.20％、Mn：0.8‑1.15％、Al：0.03‑0.05％、N：0.008‑0.015％、Ti：0.12‑0.22％、S：0.005‑0.022％、V：0.08‑0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀的铰链，其特征在于，所述的耐腐蚀的铰链由合金钢制成，所述合金钢的组成元素及其质量百分比为：C：0.10-0.15％、Cr：1.4-1.6％、Si：0.14-0.20％、Mn：0.8-1.15％、Al：0.03-0.05％、N：0.008-0.015％、Ti：0.12-0.22％、S：0.005-0.022％、V：0.08-0.15％、P≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述耐腐蚀的铰链的加工工艺，其特征在于，所述的加工工艺包括如下步骤：按耐腐蚀的铰链所用合金钢的组成元素及质量百分比配料，将原料熔炼成钢水，钢水经真空冶炼、浇注、轧制成钢板，并将钢板加工成型，得铰链坯件；将铰链坯件在-138～-170℃下深冷处理1-1.5h，然后在230-250℃下低温回火处理120-145min，得铰链半成品；将铰链半成品在38-45℃的电镀液中处理30-50min，经钝化处理、封闭处理得耐腐蚀的铰链成品。3.根据权利要求2所述耐腐蚀的铰链的加工工艺，其特征在于，深冷处理后的升温速率为3-5℃/min。4.根据权利要求2所述耐腐蚀的铰链的加工工艺，其特征在于，电镀液的成分为：锌离子15-25g/L，镍离子1.8-2.8g/L，氢氧化钠150-200g/L，四乙烯五胺10-15g/L，乙烯亚胺8-15ml/L，柠檬酸5-6g/L，酒石酸钾钠15-20g/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建平，蒋乾，
申请(专利权)人：宁波乾豪金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33