CN102653816B

CN102653816B - 一种液压缸筒用合金钢管的制备工艺

Info

Publication number: CN102653816B
Application number: CN201210132796.7A
Authority: CN
Inventors: 韩波
Original assignee: JIANGSU HUACHENG INDUSTRY PIPE MAKING Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HUACHENG INDUSTRY PIPE MAKING Co Ltd
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-05-02
Also published as: CN102653816A

Abstract

本发明公开了一种可以避免表面产生脱碳现象、并且不会产生形变的液压缸筒用合金钢管的制备工艺，其步骤为：a、表面处理：对热轧圆合金钢管进行外表面抛光和内孔珩磨；b、退火热处理：将表面处理过的热轧圆合金钢管加热至880～900℃，并保温50～60分钟；c、拉拔成型：等退火处理后的热轧圆合金钢管自然冷却后，对其表面进行润滑，然后，拉拔至所需尺寸；d、时效热处理：将拉拔成型后的热轧圆合金钢管，加热至300～320℃，并保温250～300分钟，冷却后，得到液压缸筒用合金钢管。本发明的优点是：采用上述时效热处理工艺后，能够得到强度高、硬度高、耐磨性好、塑性强、承受压力大、无变形、无脱碳现象的液压缸筒。

Description

一种液压缸筒用合金钢管的制备工艺

技术领域

本发明涉及到金属延压加工及金属材料热处理工艺技术领域中的合金钢管的制备工艺，尤其是涉及到一种液压缸筒用合金钢管的制备工艺。

背景技术

合金钢广泛用于各种机械零部件、结构部件中，在实践生产中，由于合金钢含有合金元素，当产品结构有力学性能及工艺性能要求时，合金钢则通常采取调质(淬火+回火)的热处理工艺，该工艺的缺陷在于：

1、生产周期漫长，工艺过程复杂；

2、调质产生的成本费用过高，限制了产品的适用范围；

3、经过调质热处理后，产品发生形变，尺寸精度大幅下降；

4、产品表面光洁度下降，并且伴有脱碳现象发生。

液压缸筒是液压油缸的重要组成部分，是将液压能转变为机械能、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械液压系统中得到广泛应用。液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成，液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比，而缸筒是形成内腔盛装流体的关键元件，因此液压缸筒耐承受压力、耐磨性、表面光洁度等性能对液压油缸的寿命起到关键性作用。

通常，对于液压缸筒要求，它能耐受20000KPa(持续压力)以内的压力，对于搅拌和压力的应用，甚至可达到55000KPa。

根据基本的液压关系(帕斯卡定律)，由缸体产生的线性压力的大小是系统流体压力P与活塞的有效面积A的乘积，即F＝PA(当然，摩擦力和其他实际损耗会降低力的效果)。缸筒是形成内腔盛装流体形成流体压力P的关键元件，所以缸筒对确保线性压力F起到关键性作用。

鉴于上述，在制作液压缸筒时，对制作液压缸筒所需合金钢管的技术条件都做出了明确的限定。

以下是制作27SiMn材质液压缸筒时，对合金钢管的技术条件要求：

一、化学成分

二、力学性能

1、抗拉强度≥860Mpa、屈服强度≥760Mpa；

2、延伸率A5≥12％、收缩率Ψ≥40％；

3、冲击功KV2(J)20℃≥27；

4、硬度(HBW)240～280；

三、工艺性能

常温下水压试验：耐受25～30MPa压力(持续压力)。

四、金相组织

1、脱碳层≯0.20mm

2、低倍组织：合金钢管一般疏松、中心疏松、偏析均≯二级，不得有缩孔残余、皮下气泡、白点、翻皮、分层、裂纹和其它夹杂存在。

五、表面粗糙度

表面粗糙度Ra≤6.3μm。

六、几何尺寸精度

Φ121±0.15*Φ98±0.15mm

以下为合金钢管冷拔状态和经过调质(或正火)后几何尺寸精度和性能情况：

1、合金钢管几何尺寸精度

2、合金钢管性能

3、表面质量

状态	脱碳层(mm)	粗糙度(μm)
			冷拔	/	3.2
调质(正火)	0.15	12.5

根据上述技术条件，和生产实践中对合金钢管采取调质(或正火)热处理工艺后，合金钢管性能完全能够满足油缸筒技术要求，但存在以下严重缺陷：

1、合金钢管经过调质(或正火)后，由于受高温加热影响，合金钢管表面产生氧化铁皮(Fe2O3及Fe3O4)，粗糙度急剧下降，表面粗糙度由3.2μm降低为12.5μm，不能满足制作油缸筒技术需求；

2、经过高温淬火时，受到冷却介质急冷因素影响，瞬间产生热胀冷缩的现象，以及冷拔合金钢管本身残余应力差，原本几何尺寸精准的合金钢管在经过调质后产生较大形变，外径膨胀接近0.9mm、内径膨胀接近0.8mm、椭圆度膨胀接近0.7mm，几何尺寸精度已经远远达不到油缸筒技术要求，不能满足制作油缸筒技术需求；

3、虽然在调质(或正火)热处理时能够降低或减少合金钢管表面脱碳现象，降低脱碳层的深度，但是，由于上述采取的工艺均属于高温热处理工艺，因此脱碳现象无法避免。而碳元素在钢中起到提高材料屈服点、抗拉强度以及耐磨性等作用，所以脱碳现象直接影响到缸筒的耐磨性、强度、硬度等综合性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以避免表面产生脱碳现象、并且不会产生形变的液压缸筒用合金钢管的制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种液压缸筒用合金钢管的制备工艺，其步骤为：

a、表面处理：对热轧圆合金钢管进行外表面抛光和内孔珩磨；

b、退火热处理：将表面处理过的热轧圆合金钢管加热至880～900℃，并保温50～60分钟；

c、拉拔成型：等退火处理后的热轧圆合金钢管自然冷却后，对其表面进行润滑，然后，拉拔至所需尺寸；

d、时效热处理：将拉拔成型后的热轧圆合金钢管，加热至300～320℃，并保温250～300分钟，冷却后，得到液压缸筒用合金钢管。

所述的热轧圆合金钢管，按质量百分比计，其成分中含有：0.24-0.32％的碳，1.1-1.4％的硅，1.10-1.40％的锰，0.07-0.12％的钒，磷的含量≤0.035％，硫的含量≤0.035％，铬的含量≤0.3％，镍的含量≤0.3％，铜的含量≤0.3％。

本发明的有益效果是：采用上述时效热处理后，减小了传统调质工艺对最后得到的液压缸筒用合金钢管的表面光洁度的影响，从而可以得到强度高、硬度高、耐磨性好、塑性强、承受压力大、无变形、无脱碳现象的液压缸筒用合金钢管。

附图说明

图1是采用本发明所述的制备工艺得到的液压缸筒用合金钢管的金属内部组织结构的放大的金相图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

本发明所述的一种液压缸筒用合金钢管的制备工艺，其步骤为：

d、时效热处理：将拉拔成型后的热轧圆合金钢管，加热至300～320℃，并保温250～300分钟，冷却后，得到液压缸筒用合金钢管，其金属内部组织结构参见图1所示的金相图。

对于时效热处理：最佳温度为305～315℃，最佳时间275～285分钟。

液压缸筒用合金钢管经过冷拔后，冷加工硬化状态下，抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率，以及冲击和硬度指标远不能达到制作液压缸筒所需技术要求，通过多次反复实践试验，并进行分析论证，充分利用合金钢含有合金元素具备淬透性强的特性，采取时效热处理工艺，即：低温长时间保温，以达到沉淀硬化目的的时效处理工艺。当合金钢管冷加工时金属晶粒呈纵向滑移伸长产生错位，在冷加工硬化的基础上，时效热处理时，变形的晶粒形成多边化的亚结构，当晶粒得到沉淀硬化时，合金钢管力学性能和工艺性能得到全面提高，完全满足液压缸筒所需强度高、硬度高、耐磨性好、塑性强、承受压力大等技术条件。并且，该发明工艺由于时效热处理时加热温度较低，合金钢管表面无氧化皮和脱碳现象发生，有效的保障了合金钢管表面光洁度和碳含量；同时，由于加热温度较低和加热均匀，不存在产生形变的现象，能有效保障合金钢管的几何尺寸精度。

以下为本发明合金钢管冷拔状态和经过时效处理后几何尺寸精度和性能情况：

1、合金钢管几何尺寸精度

2、合金钢管性能

3、金相分析

(1)低倍组织：合金钢管无缩孔残余、皮下气泡、白点、翻皮、分层、裂纹等现象，中心疏松、偏析均为二级。

(2)金相组织：带状铁素体+珠光体，铁素体晶粒9级——图1所示。

4、工艺性能

水压试验：耐受压力28MPa(持续10秒)。

5、表面质量

状态	脱碳层(mm)	粗糙度(μm)
			标准	≯0.20	≤6.3
冷拔	/	3.2
			时效处理	/	6.3
结果判定	合格	合格

Claims

1.一种液压缸筒用合金钢管的制备工艺，其步骤为：

d、时效热处理：将拉拔成型后的热轧圆合金钢管，加热至305～315℃，并保温275～285分钟，使得晶粒得到沉淀硬化，冷却后,得到液压缸筒用合金钢管，该合金钢管具有强度高、硬度高、耐磨性好、塑性强、承受压力大以及无氧化皮和脱碳的特性；

所述的热轧圆合金钢管，按质量百分比计，其成分中含有：0.24-0.32%的碳，1.1-1.4%的硅，1.10-1.40%的锰，0.07-0.12%的钒,磷的含量≤0.035%，硫的含量≤0.035%，铬的含量≤0.3%，镍的含量≤0.3%，铜的含量≤0.3%。