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生产大棚钢管减少变形的办法和措施

作者:天津鑫鸿晟钢管有限公司 浏览: 发表时间:2019-11-25 17:20:22

        对于大棚钢管则随着合金元素含量的增加(除C0和A外),过冷奥氏体的稳定性即行增大。因此可以用较缓慢的冷却剂进行淬火。从而使热应力减弱。与此同时,由于合金元素增加,钢的Ms点温度下降。所以淬火后钢中残余奥氏体增多,结果钢中的组织应力亦显著降低。合金元素的影响规律基本与碳量的影响一致,只不过有着程度上的差别而已钢中碳或合金成分的不同,不仅对应力的大小,而且对应力的分布都有着不同的影响。如具有不同比例的含镍的Fe-Ni合金试样(中50毫米的圆棒),含镍为0%的纯铁由950℃淬入水中,其他成分的镍铁合金从900℃淬火后测得它们的残余应力。可以看出,含Ni很少时(包括纯铁在内),除径向应力(很小)外,轴向应力和切向应力的分布均为表层呈压应力,中心呈拉应力,即属热应力呈现较强烈的分布规律。随着含镍量的增加,表层逐渐显现出轴向和切向的残余拉应力,而且沿截面上的***的拉应力峰也逐渐移向表层,即组织应力的作用愈趋显著。这是因为随着含镍量的增加,Fe-Ni合金中发生马氏体转变时的比容变化增大了的缘故。奥氏体向马氏体转变时的比容变化与Ms点位置关系的示意图。可见,Ms点的温度愈低则奥氏体向马氏体转变时的比容变化愈大。实际上,大棚钢管的淬火应力也可以由FeN合金的这一规律定性地推测出来。有人曾研究过各种具有不同Ms点温度的合金钢圆柱形淬火试样,经水淬后测得的切向应力分布具有同一倾向。即Ms点温度较高的钢,热应力作用较强烈,试样截面上的残余拉应力的***值移向中心,表层显现压应力。首先,加热温度对淬火应力的影响很大。

        如加热温度低于临界点时,则冷却后只产生热应力;而加热到临界点以上的某温度淬火时,则既产生热应力也产生组织应力。当加热温度进一步提高时,这些应力亦增大。表明淬火加热温度愈高,产生的淬火应力亦愈大。但径向应力的变化较小,切向应力和轴向应力的变化较大。大棚钢管在淬火过程中,只有热应力而无组织应力的作用(因为它不发生相变)。所以,随加热温度的增高,纯铁的应力增加得较少。另外,加热温度越高不仅引起淬火应力增加,并且易于造成钢的过热,即组织粗大化而导致脆性增大。因此,加热温度愈高,将易于引起钢件的淬火开裂。由上式可以看出,轴向拉应力(0)是温度差(△t)的函数。即轴向拉应力将随着钢件加热时内外温度差的增大而增加。然而,快速加热时,将导致钢件内外温差增大,所以伴随有内应力的增高。但是应当说明,这种增加仅在超出一定的范围(即超过钢的屈服极限和破断拉力)以上时,才能导致钢件热处理时产生裂纹。对于变形来说,既使内应力的微量增加也应给与足够的重视。特别是对导热性较差的高合金钢来说,更显得重要。例如,在生产现场中,为了减少因加热而造成的热应力以及有利于相变充分进行,往往采用在正常的高温加热以前,进行较低温度(500~550°℃,800~850°℃)的预热措施。其次,淬火冷却速度的影响。为50crM0钢(0.50%C,0.97%Cr;0,20%M0)经水和油分别淬火后切应力的分布比较。可见,水淬和油淬后的应力分布是不同的。水淬后钢件表面层为压应力(实线部分);油淬火则为拉应力(虚线部分)。现分别讨论如下:(1)水淬钢的应力分布,水中穿透淬火和未穿透淬火并有不同尺寸大小的残余珠光体心部的钢的应力分布情况。

        前者所用试样系含0,98%C;1.39%Cr的滚珠轴承钢(中18毫米),后者是采用三种淬透性不同的含有1%C;0.2%V的工具钢(淬透性的差别是由钢中Mn和Si的含量不同所致)制的d18毫米圆柱试样。应力值是用赛兹法(G. Sachs)测定的。由于径向应力很小而被忽视。可以看出,钢被全部淬透时,其应力分布为表面和心部呈压应力;中间区域悬拉应力。即属于热应力和组织应力重叠型的分布规律。中心未淬透时,由于心部珠光体与表层马氏体之间的比容差别,即表层发生膨胀要受到心部的牵制,因而表面被淬火部分受压应力,中心受拉应力作用。淬透层的厚薄不同,它们的应力分布规律基本相同,仅应力值大小有所不同。在现代的机器制造中,热处理是一个不可缺少的工艺过程。尤其近代的机器制造业,随着高速动作,大马力的精密机器制造,对热处理提出了要高强度、高耐磨性、高耐热、高耐疲劳、高韧性、高稳定性等零件的要求,热处理的重要性就更加突出了。热处理的主要任务就是使钢铁机器零件获得机械性质所需要的金相组织。但事物都是一分为二的,为使机器零件通过热处理工艺手段获得所需要的金相组织的同时,却发生人们所不希望的变形情况。零件的热处理变形是常见的,它对我们生产高质量的零件经常发生矛盾。热处理工作者在长期的生产实贱和科学实验中找到了大棚钢管在热处理时的变形原因,同时也研究了一些减少变形的办法和措施。但由于变形因素是多方面的,有时几种因素同时起作用,这就给控制变形造成困难。


  

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