CN100444989C - 高合金无缝变形管材加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种高合金无缝变形管材的加工方法，系将管坯通过冷轧或冷拔工艺制成成品管材，首先利用电磁离心铸造的方法制作管坯，获得铸态组织；然后通过控制冷加工工艺和热处理工艺，使铸态组织过渡到变形态组织。本发明利用电磁离心铸管，机加工清理表面后可直接进行冷轧、冷挤压、热挤压或静液挤压等工艺成形。所以工艺流程短，生产效率高；材料利用率高；可以大幅度降低无缝管材的生产成本。
Description
本发明提供了无缝变形管材全新的加工成形方法。
各类无缝变形高合金管材在国民经济和国防建设中有着重要的作用。它的制作工艺流程一般为：
(1)将合金铸锭锻轧成棒；
(2)将车削后的棒材通过热穿孔或热挤压制成空心管坯；
(3)将管坯通过冷轧或冷拔工艺制成成品管材。
用该种方法生产某些合金化程度较高的无缝合金管材时，由于合金含量高，变形抗力大，热加工温度区间窄，制作荒管很困难，甚至不可能。即便制作出荒管，其成材率低，生产成本非常高。
本发明的目的在于提供一种无缝变形合金管材的加工成型方法，其适用面广，且工艺流程短，生产效率高，材料利用率高，从而大幅度降低管材的生产成本。
本发明提供一种高合金无缝变形管材的加工方法，系将铸造管坯直接通过冷轧或冷拔工艺制成成品管材，首先利用电磁离心铸造的方法制作管坯，获得铸态组织；然后通过控制冷加工工艺和热处理工艺，使铸态组织过渡到变形态组织。
所述高合金无缝变形管材的加工方法，所述高合金为0Cr17Mn14Mo2N，其加工过程包括如下步骤：
1)第一次冷轧：冷轧变形量ε＝35.9％；
2)固溶处理：温度1100℃，时间20分钟，水淬；
3)第二次冷轧，冷轧变形量ε＝49.6％，经两道次冷轧，总的冷轧变形量ε＝67.7％；
4)固溶处理；
5)第三次冷轧，冷轧变形量ε＝57.1％。
本发明提供了全新的变形无缝管材加工技术，利用电磁离心铸造空心管坯轧制生产无缝合金管材。普通铸造或一般离心铸造方法铸造出的空心管坯，其结晶组织粗大，塑性差，无法进行冷变形。电磁离心铸造技术是近几年发展起来的一种新型铸造技术，该技术是在传统的离心铸造技术基础上，通过在离心机上施加一定强度的电磁场，对合金的凝固过程进行控制，从而使得离心铸管组织从原来几乎穿透管壁的径向柱状晶变为与径向成一定角度倾料的细小柱状晶或全部变为等轴晶，例如，HK40结晶组织随磁场强度的变化如图1所示。这种改善了的组织的塑性有一定程度的提高。本发明就是利用电磁离心铸造这一特性，针对不同的合金，调整电磁离心铸造工艺参数，获得塑性最佳的铸态组织，然后通过合理的加工工艺和热处理工艺，把铸态组织顺利过渡到变形态组织。
本发明可广泛用于铁基、镍基、钛基等难变形合金无缝管材或异型管材的加工成型，其特点是：
(1)电磁离心铸管，机加工清理表面后可直接进行冷轧、冷挤压、热挤压或静液挤压等工艺成形。所以工艺流程短，生产效率高；
(2)材料利用率高；
(3)可以大幅度降低无缝管材的生产成本。
下面通过很难进行热穿孔的0Cr17Mn14Mo2N合金来说明本发明。
图1为离心铸造HK40结晶组织随电磁场强度的变化。
图2为原始铸坯和车后铸坯实物照片。
图3为管坯第一次变形后实物照片。
图4为管坯第二次变形后实物照片。
图5为管坯第三次变形后实物照片。
图6为新方法制作的0Cr17Mn14Mo2N无缝管材显微组织(×400)。
(1)电磁离心铸造空心管坯，材料：0Cr17Mn14Mo2N，尺寸：φ75mm×14mm×300mm。
(2)内外表面车光，目的是去除表面氧化皮和表面铸造缺陷，为冷轧作准备，车后管坯具体尺寸为φ67mm×8.5mm×225mm，如图2。
(3)在LG 55轧机上轧成φ57.7mm×6.25mm×340mm，如图3，延伸系数μ＝1.56，冷轧变形量ε＝35.9％。这是铸坯第一次变形，变形量不宜过大，变形速率不宜过高，该次变形要不超过塑性极限，又要为再结晶储备足够的畸变能。把铸态组织过渡到变形态组织之后各道次变形就容易了。
(4)1100℃保温20分钟，水淬。固溶处理的目的是消除铸态组织，获得新的再结晶组织。消除加工硬化，为下道次冷轧作准备。热处理后，管坯表面喷砂去氧化皮。
(5)第二次冷轧仍在LG 55两辊轧机上进行，轧前坯料尺寸φ57.5mm×62mm×143mm，轧后为φ47mm×3.8mm×276mm，如图4，延伸系数μ＝1.98，冷轧变形量ε＝49.6％。两道次积累延伸系数达μ＝3.1，总的冷轧变形量ε＝67.7％。
(6)对第二次冷轧后的管料进行固溶处理，喷砂后，进行下一道次轧制。轧前尺寸为：φ47mm×3.7mm×228mm，轧后尺寸为：φ373mm×2.0mm×513mm，如图5，本道次延伸系数μ＝2.33，冷轧变形量ε＝57.1％。用这种方法生产的0Cr17Mn14Mo2N无缝管材金相组织如图6所示。
Claims (2)
1、一种高合金无缝变形管材的加工方法，系将铸造管坯直接通过冷轧或冷拔工艺制成成品管材，其特征在于：首先利用电磁离心铸造的方法制作管坯，获得铸态组织；然后通过控制冷加工工艺和热处理工艺，使铸态组织过渡到变形态组织。
2、按照权利要求1所述高合金无缝变形管材的加工方法，其特征在于所述高合金为0Cr17Mn14Mo2N，其加工过程包括如下步骤：
1)第一次冷轧：冷轧变形量ε＝35.9％；
2)固溶处理：温度1100℃，时间20分钟，水淬；
3)第二次冷轧，冷轧变形量ε＝49.6％，经两道次冷轧，总的冷轧变形量ε＝67.7％；
4)固溶处理；
5)第三次冷轧，冷轧变形量ε＝57.1％。
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