CN103173599B - 一种高精度、高强度钢材料的冷挤压方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度、高强度钢管的冷挤压方法，通过对低合金结构钢管进行正火处理、酸洗、磷化、皂化、冷挤压、去应力处理等工艺处理过程；得到有一定强度，焊接性能良好的钢管。本发明提供的方法克服了材料较低含碳量与高强度的矛盾，并且该产品表面质量好、综合机械性能优越，具有较高的性价比，市场前景广阔。

Description

一种高精度、高强度钢材料的冷挤压方法

技术领域

本发明属于高性能金属材料及特殊合金材料加工领域，主要是涉及一种高精度、高强度钢管的冷挤压方法。

背景技术

随着我国载货汽车系列的完善和国民经济日趋发展，市场对各类专用汽车提出更高要求。特别是近几年，我国的专用汽车品种和质量发展较快，在品种和性能方面都有较大进步。相应的对各类专用汽车多级缸式举升系统中油缸产品性能方面提出的更高要求，油缸产品性能需要更加优越的材料取代更新，在确保焊接性能的基础上，材料目标力学性能参数为:抗拉强度σb:≥700MPa，屈服强度σs:≥600MPa，延伸率δ5（%）: ≥12；煤矿机械行业内径φ100以下的液压千斤顶产品，材料目标力学性能参数为抗拉强度σb:≥600MPa，屈服强度σs:≥500MPa，延伸率δ5（%）：≥15，断面收缩率ψ（%）: ≥45，冲击功（室温夏比V型缺口）≥39J。

以前使用27SiMn调质处理材料，材料成本较高且焊接性能一般；不能实现在确保力学性能指标的基础上提高材料的焊接性能的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度、高强度钢管的冷挤压方法，通过冷挤压加工方法产生塑性变形，大大提高了金属材料的强度、硬度，该方法不仅能使金属成型，而且能使金属的组织和性能大大改善，提供一种质优价廉的取代产品。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高精度、高强度钢管的冷挤压方法，包括以下步骤：

1）将热轧低合金结构钢管进行正火处理，细化晶粒；

2）将钢管依次经酸洗、清洗中和、磷化、皂化的表面处理；

3）使用内、外模具，让钢管在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过冷挤压加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在20-40%，然后进行去应力处理，得到机械性能及尺寸精度较原始材料明显提高的冷拔材料。

所述高精度、高强度钢管的尺寸精度达到IT9-13级,屈服强度达到500-700MPa，表面粗糙度Ra为1.6-6.3。

所述酸洗过程采用15-20%盐酸溶液，处理时间为20-40分钟。

步骤1）中正火处理温度为900-970℃。

本发明通过减小钢管原始壁厚（即冷挤压加工），控制单位减轻量（有效变形量）在30%。

   所述步骤3）中去应力处理时温度为480℃-650℃，时间为3-5小时。

所述低合金结构钢材为Q235B、Q345B/C/D/E钢管。

本发明提供的高精度、高强度钢管的冷挤压方法，具有以下有益效果：

1、本发明通过正火处理、表面处理和冷挤压加工及去应力处理，克服了材料较低含碳量与高强度的矛盾，得到有一定强度，焊接性能良好的钢管，并且该产品表面质量好、相当综合机械性能优越，具有较高的性价比，市场前景广阔。

2、本发明通过冷挤压加工使钢管产生塑性变形，大大提高了金属材料的强度、硬度。

3、将正火、冷挤压加工和去应力处理结合起来，能充分发挥金属材料的强度潜力；随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高而塑性下降。通过冷挤压后的去应力热处理，不仅材料力学性能指标满足设计要求，且材料尺寸精度、抗拉及屈服强度较前期材料都有较大的提高，经济效益明显，市场前景广阔，使得该钢管成为一种质优价廉的取代产品。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但实施例仅在于说明本发明，而不是对其进行限制。

实施例1：

将材料牌号Q345B，规格φ121×14的热轧低合金结构钢管:在900℃经正火处理，细化晶粒；然后进行表面处理工序，即酸洗、清洗中和、磷化、皂化，然后通过冷挤压得到尺寸规格为φ102/φ78的精密管，单位减轻量（有效变形量）为27.9%；冷挤压后在温度500℃保温4小时去应力处理，得到高精度、高强度的Q345B精密钢管，具体技术指标如下：

尺寸精度：IT10-IT12，直线度：0.3-0.6mm/m，内外表面粗糙度Ra1.6-6.3，基体硬度HB180-210,

力学性能指标：抗拉强度σb:675/660MPa，屈服强度σs：600/580MPa，延伸率δ5（%）：18/20，断面收缩率ψ（%）：75/77，冲击功（室温夏比V型缺口）Akv2  J：177、195、188、210、216、217。

实施例2：

将材料牌号Q345B，规格φ102×12的热轧低合金结构钢管在930℃经正火处理，细化晶粒；然后进行表面处理工序，即酸洗、清洗中和、磷化、皂化，然后通过内、外模具精密冷挤压得到尺寸规格为φ102.5/φ84.5的精密管，即单位减轻量（有效变形量）为22.1%；冷挤压后在温度480℃保温5小时去应力处理，得到高精度、高强度的Q345B精密钢管，具体技术指标如下：

尺寸精度：IT10-IT12，直线度：0.3-0.6mm/m，内外表面粗糙度Ra1.6-6.3，基体硬度HB210-240,

力学性能指标：抗拉强度σb：≥780MPa，屈服强度σs：≥660MPa，延伸率δ5（%）：≥14。

实施例3：

将材料牌号Q235B规格φ245×10的热轧低合金结构钢管在970℃经正火处理，细化晶粒；然后进行表面处理工序，即酸洗、清洗中和、磷化、皂化，然后通过内、外模具精密冷挤压得到尺寸规格为φ243/φ231的精密管；冷挤压后在温度650℃保温3小时去应力处理，得到高精度、高强度的精密钢管，即单位减轻量（有效变形量）为39.5%，具体技术指标如下：

尺寸精度：IT10-IT12，直线度：0.3-0.6mm/m，内外表面粗糙度Ra1.6-6.3，基体硬度HB180-210,

力学性能指标：抗拉强度σb:660MPa，屈服强度σs：610MPa，延伸率δ5（%）：16.5，断面收缩率ψ（%）：61.5，冲击功（室温夏比V型缺口）Akv2  J：80、78、86

上述实施例中，酸洗过程采用质量浓度为15-20%盐酸溶液，处理时间为20-40分钟；磷化过程中采用磷酸锌、锰盐附着磷化膜进行磷化。

所选材料中，Q235B就是指屈服强度≥245MPa材料，热轧钢管对表面粗糙度没具体要求，只要求没有裂纹、折叠、结疤、轧折和离层等缺陷。

Q345B是指屈服强度≥345MPa材料。

Claims (4)

1.一种高精度、高强度钢管的冷挤压方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将热轧低合金结构钢管进行正火处理，细化晶粒；

2）将钢管依次经酸洗、清洗中和、磷化、皂化的表面处理；

3）使用内、外模具，让钢管在高精度、耐磨的冷作模具中通过，通过加工减小钢管原始壁厚，控制单位减轻量在30%，然后进行去应力处理，处理温度为480℃-650℃，时间为3-5小时，得到机械性能及尺寸精度较原始材料明显提高的冷拔材料，其尺寸精度达到IT9-13级,屈服强度达到500-700MPa，表面粗糙度Ra为1.6-6.3。

2.根据权利要求1所述的高精度、高强度钢管的冷挤压方法，其特征在于：所述酸洗过程采用15-20%盐酸溶液，处理时间为20-40分钟。

3.根据权利要求1所述的高精度、高强度钢管的冷挤压方法，其特征在于：所述步骤2）中磷化过程中采用磷酸锌、锰盐附着磷化膜进行磷化。

4.根据权利要求1所述的高精度、高强度钢管的冷挤压方法，其特征在于：步骤1）中正火处理温度为900-970℃。