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气阀钢小型材生产工艺
    本发明涉及到气阀钢小型材的生产制造工艺。

    气阀钢小型材是指直径小于12mm表面经磨光或滚光处理的气阀钢直条材，是主要用于制造小型汽油、柴油发动机进、排气阀的关键材料。目前，常用的气阀钢主要有5Cr21Mn9Ni4N(简称21-4N)、3Cr20Ni11Mo2PB(简称PB钢)和4Cr14Ni14W2Mo(简称双14)等奥氏体型气阀钢和4Cr9Si2及4Cr10Si2Mo等马氏体型气阀钢。由于气阀钢工作在高温、高压、高冲刷和高磨蚀等苛刻条件下，因此具有较高的机械性能和耐腐蚀性能。也正因为于此，气阀钢具有室温下强度高、塑性低、脆性大、冷变形困难、加工硬化明显、裂纹敏感性强等一系列特征，使得气阀钢小型材的生产加工十分困难。

    目前，国外通常采用热精轧—矫直—磨光或热精轧—剥皮—滚光矫直的工艺路线生产气阀钢小型材。当然，这都是建立在先进的工装设备和工艺技术的基础上的。国内由于轧制工装设备落后和工艺技术落后，轧材的尺寸公差大，椭圆度大、表面质量差，不可能直接矫直磨光或剥皮滚光矫直，只有在轧制后，增加一道冷拉工艺，使轧材的尺寸公差、椭圆度、表面质量等达到能够直接磨光的要求。另外，国内目前的轧机普遍速度较慢，钢坯经多次轧制后，达到8mm左右时，坯料已经冷却，不能再继续轧制了，因此生产较小规格的气阀钢小型材(如6mm)，冷拉工艺还有一个使其外径减小，达到要求的作用。由于气阀钢具有前述基本特征，通常冷拉的道次减面率不大于15％，如超过15％，则可能造成冷拉材表面产生裂纹、拉断、模具开裂等一系列问题。然而，既使以15％的道次减面率冷拉，要生产加工6mm左右的气阀钢小型材，也需要4-5道次的冷拉，而每一道次冷拉后，都需要经过退火、酸洗、碱洗等处理，不仅增加了生产成本，而且大大降低了综合成材率。

    本发明提出的气阀钢小型材的生产工艺，根据我国轧制、拉拔等设备的基本情况，采用热轧—温拉—矫直—磨光的工艺路线，以温拉取代冷拉，解决了国内目前生产制造气阀钢小型材的关键技术问题。由于气阀钢在一定温度范围内，硬度降低，塑性增加，使得气阀钢拉拔道次减面率提高到30％，且在拉拔过程中，加工硬化，裂纹敏感性等现象都得到了明显的缓解，在拉拔道次之间，可不进行退火、酸洗、碱洗等处理，而直接连拔。另外，在温拉时，还采用了涂履低熔点金属做润滑剂的润滑工艺，解决了常规润滑工艺在一定温度下包覆困难、润滑失效、润滑剂附着力不强等问题，使得气阀钢的温拉速度进一步提高，道次减面率进一步增加，拉拔材的表面质量进一步提高。经试验验证，采用温拉并用涂履低熔点金属做润滑剂可顺利地拉拔21-4N、PB钢、双14、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等奥氏体或马氏体型气阀钢小型材，且成材率、劳动生产率、拉拔材的表面质量都有明显的提高。

    本发明所述温拉是指在300℃-900℃温度下进行拉拔地生产工艺、常规的拉拔工艺是在室温下进行的，通常称为冷拉。由于气阀钢在室温下，强度高、塑性低、脆性大，加工硬化明显，裂纹敏感性强，因此冷拉变形十分困难。当对被拉拔材料进行加热，并使其达到300℃-900℃时，气阀钢的基本特性发生相应的变化，使得从模具中拉拔时较为容易，道次减面率大幅度提高，且表面质量得到明显改善。温拉时，可采用电感应加热、电接触加热、熔融金属加热和熔融盐加热等方式对被拉拔材料进行加热，并将加热位置，设置在模具进口处，通过调节拉拔速度、加热段长度、加热功率等因素，使得温拉过程能够连续进行。不论采用何种方式进行加热，其加热段长度、加热功率，应易于控制，使被拉拔材的加热温度能随不同的拉拔速度，调节到一个恒定的温度范围。被拉拔材料的加热温度应控制在300℃-900℃视被拉拔材料的材质不同而不同，以使被拉拔材料既有较好的塑性，而又有一定的强度能承受拉拔张力为宜。一旦加热温度确定后，应将其恒定在±5℃的范围内。由于采用了温拉技术，拉拔后的材料不再需要进行退火、酸洗、碱洗等处理，可直接进行下一道次的温拉。根据最终产品尺寸规格的不同，从轧材到矫直磨光材的拉拔道次也不同。但不论进行多少道次的拉拔、温拉工艺总是可以不进行中间处理，而直接连续拉拔。

    采用温拉技术后，原有的润滑剂及润滑工艺存在着包覆困难、润滑失效、润滑剂附着力不强等问题。这是因为原有的润滑剂及润滑工艺大都是在常温下工作的，提高了温度后就可能不适应。为解决此间题，本发明提出涂覆低熔点金属作润滑剂的润滑工艺，解决了润滑剂附着力不强、包覆困难、润滑失效等问题。低熔点金属的涂覆可采用化学镀、电镀、熔融浸涂、置换沉淀等方法进行，涂覆的材料可以是铜、锌、锡等。以涂覆层均匀，附着力强，不易脱离等为宜，涂覆层的厚度可控制在5μ-0.5mm范围内，以10μ-50μ为宜。

    下面以一实例对本发明做进一步的说明。

    材质：5Cr21Mn9Ni4N(21-4N)

    轧材规格：8mm

    成品材规格：6mm

    温拉温度：650℃±5℃

    加热方式：电接触加热拉拔道次及减面率：

    润滑方式：电解镀铜20μm

    轧材经固溶处理后，进行酸洗、洗掉轧材表面的污物及氧化皮，然后进行电解镀铜，达到规定的厚度后，冲洗掉表面的酸液，轧尖，然后进行温拉，在本实例中，从8mm拉到6.2mm，进行了两道次的拉拔，减面率分别为19.0％和25.9％，拉到6.2mm后再进行退火处理，然后矫直、磨光，磨削量为0.2mm，磨光后进行外观检验和机械性能检验，产品质量达到国家标准要求。

    从本实例可以看出，采用本工艺减少了拉拔道次，减少了拉拔道次间的退火、碱洗、酸洗等处理工艺，提高了成材率，提高了表面质量，提高了劳动生产率，显然是切实可行的。