一种顶头用渗氮合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种顶头用渗氮合金及其制备方法，以质量百分含量计，所述顶头用渗氮合金包括：C 0.19

【技术实现步骤摘要】
一种顶头用渗氮合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于顶头生产
，尤其涉及一种顶头用渗氮合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]无缝钢管是我国国民经济中的重要产品，已经广泛应用于化工、能源、建筑、汽车及国防等众多的工业领域，主要产品包括：气瓶蓄能器管、石油套管、石油套管接箍、低中压锅炉管、高压锅炉管、管线管(含海洋油气集、输用厚壁低温钢管)、石油裂化管、输送流体用无缝钢管、结构用无缝钢管等。目前，无缝钢管主要依靠顶头材料进行热穿孔成形。
[0003]穿孔顶头作为无缝钢管生产的关键工具，其服役环境一般为高温差、高负荷和强摩擦等复杂环境。顶头对红热状态的钢胚进行穿孔并循环多次后，其表面会由于高温摩擦和温度突变而逐渐出现开裂、塌鼻和尺寸缩减等失效形式，这不仅会降低其使用寿命和穿孔次数，导致巨大的资源浪费和产生不必要的时间成本，还会在一定程度上影响所生产钢管的质量和厂家的效益。
[0004]CN112077306A公开了一种激光选区熔覆强化无缝钢管穿孔顶头的方法及得到的顶头，包括如下步骤：(1)在待强化穿孔顶头的端部加工形成U形沟槽，使U形沟槽呈圆环形、螺旋形或者是呈发散状分布；(2)采用激光熔覆在U形沟槽中熔覆合金材料；(3)将穿孔顶头加工至预设尺寸后进行表面氧化处理，得到表面具有氧化层的穿孔顶头，完成强化。利用激光选区熔覆强化穿孔顶头，激光熔覆高温合金层可以显著提高穿孔顶头高温强度，防止塑性变形和塌鼻问题，而未激光熔覆区域形成的较厚的氧化皮能够有效降低穿孔过程中顶头与钢管毛坯之间的摩擦系数和热传导系数，防止穿孔顶头表面温度升高；但其加工工艺成本较高，且其穿孔时摩擦力较大，增大后期的表面损耗，逐渐出现尺寸缩减现象。
[0005]因此，开发一种质量好和使用寿命长的穿孔顶头已成为无缝钢管生产中亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种顶头用渗氮合金及其制备方法，通过合理的化学成分设计及配合相应的工艺，生产出高性能的顶头用渗氮合金，使得其能轧制250
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300支穿孔毛管，延长了使用寿命。
[0007]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种顶头用渗氮合金，以质量百分含量计，所述顶头用渗氮合金包括：C 0.19
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0.23wt％，Si 0.17
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0.35wt％，Ni 1.5
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2.5wt％，Mo1.0
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2.5wt％，W 2.0
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3.5wt％，Co 1.0
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2.0wt％，V 0.3
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0.5wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质。
[0009]本专利技术提供的顶头用渗氮合金，通过添加钨、钴、钒等元素调整了顶头合金成分，结合多元素含量搭配协同作用，使得顶头用渗氮合金的硬度为270
‑
320HB、抗拉强度850
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900MPa、屈服强度500
‑
600MPa以及冲击功≥70J，从而使得其能轧制250
‑
300支穿孔毛管，进而达到延长顶头使用寿命的目的。
[0010]本专利技术中，所述顶头用渗氮合金中C的质量百分含量为0.19
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0.23wt％，例如可以是0.195wt％、0.20wt％、0.205wt％、0.21wt％、0.215wt％、0.22wt％或0.225wt％等，所述顶头用渗氮合金中Si的质量百分含量为0.17
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0.35wt％，例如可以是0.18wt％、0.20wt％、0.22wt％、0.24wt％、0.26wt％、0.28wt％、0.30wt％、0.32wt％或0.34wt％等，所述顶头用渗氮合金中Ni的质量百分含量为1.5
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2.5wt％，例如可以是1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％或2.4wt％等，所述顶头用渗氮合金中Mo的质量百分含量为1.0
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2.5wt％，例如可以是1.2wt％、1.4wt％、1.6wt％、1.8wt％、2.0wt％、2.2wt％或2.4wt％等，所述顶头用渗氮合金中W的质量百分含量为2.0
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3.5wt％，例如可以是2.2wt％、2.4wt％、2.6wt％、2.8wt％、3.0wt％、3.1wt％、3.2wt％、3.3wt％或3.4wt％等，所述顶头用渗氮合金中Co的质量百分含量为1.0
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2.0wt％，例如可以是1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％或1.9wt％等，所述顶头用渗氮合金中V的质量百分含量为0.3
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0.5wt％，例如可以是0.32wt％、0.34wt％、0.36wt％、0.38wt％、0.4wt％、0.42wt％、0.44wt％、0.46wt％或0.489wt％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，所述顶头用渗氮合金中Ni+Mo的总质量百分含量为4.5
‑
4.95wt％，例如可以是4.55wt％、4.6wt％、4.65wt％、4.7wt％、4.75wt％、4.8wt％或4.9wt％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0012]本专利技术中通过对镍和钼成分的合理搭配使用，通过窄成分控制，进一步提升顶头用渗氮合金的力学性能，延长其使用寿命。
[0013]优选地，所述顶头用渗氮合金中Co的质量百分含量为1.5
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2.0wt％，例如可以是1.55wt％、1.6wt％、1.65wt％、1.7wt％、1.75wt％、1.8wt％或1.9wt％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中：P≤0.025wt％，S≤0.025wt％。
[0015]本专利技术中，所述不可避免的杂质中P的质量百分含量为≤0.025wt％，例如可以是0.024wt％、0.022wt％、0.020wt％、0.015wt％、0.010wt％、0.009wt％或0.005wt％等，所述不可避免的杂质中S的质量百分含量为≤0.025wt％，例如可以是0.024wt％、0.022wt％、0.020wt％、0.015wt％、0.010wt％、0.009wt％或0.005wt％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述顶头用渗氮合金的硬度为270
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320HB，例如可以是275HB、280HB、285HB、290HB、295HB、300HB、305HB、310HB或315HB等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顶头用渗氮合金，其特征在于，以质量百分含量计，所述顶头用渗氮合金包括：C 0.19
‑
0.23wt％，Si 0.17
‑
0.35wt％，Ni 1.5
‑
2.5wt％，Mo 1.0
‑
2.5wt％，W 2.0
‑
3.5wt％，Co 1.0
‑
2.0wt％，V 0.3
‑
0.5wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的顶头用渗氮合金，其特征在于，所述顶头用渗氮合金中Ni+Mo的总质量百分含量为4.7
‑
4.95wt％；优选地，所述顶头用渗氮合金中Co的质量百分含量为1.5
‑
2.0wt％。3.根据权利要求1或2所述的顶头用渗氮合金，其特征在于，以质量百分含量计，所述不可避免的杂质中：P≤0.025wt％，S≤0.025wt％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的顶头用渗氮合金，其特征在于，所述顶头用渗氮合金的硬度为270
‑
320HB；优选地，所述顶头用渗氮合金的抗拉强度为850
‑
900MPa；优选地，所述顶头用渗氮合金的屈服强度为500
‑
600MPa；优选地，所述顶头用渗氮合金的冲击功≥70J。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的顶头用渗氮合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大勇，沈幼军，周威，周春芳，崔玉珍，曹太军，李小凡，张坤，蒋飞，王庆伟，
申请(专利权)人：海南龙祥原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：