CN103341511B - 一种高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法，主要包括表面处理、冷拔、中间热处理及再次表面处理、最后的冷拔及热处理的工艺处理过程。冷拔后钢管尺寸精度高、强度高、韧性好，特别在低温冲击性能、焊接性能方面表现尤为突出。通过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、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法
技术领域
本发明属于金属材料加工领域，主要是涉及到一种碳当量CH%小于0.45%的（碳当量折算公式CH%=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15+Si/24）高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法。
背景技术
冷拔精密管作为一种近终型产品应用已越来越广泛，由于25Mn及Q345B系列材料含碳量较低，焊接性能较好，且冷拔后性价比较高，已广泛地应用于国内液压、气动缸，变幅、伸缩油缸等领域。25Mn及Q345B系列钢管经冷拔后虽然强度得以大幅提高，但其塑性、韧性、耐低温冲击性能也有一定程度的下降，得到的产品综合机械性能不够理想，限制了产品的更广泛、更高端的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法，在具有高强度、高精度的同时，也具有好的韧性和抗冲击及焊接性能。
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、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法，其特征在于具体包括以下步骤：
1）选材检测毛坯管的化学成分，表面质量：不得有明显气孔、裂缝、夹层的缺陷；
2）对毛坯管一端车夹头；
3）将所得的毛坯管依次进行酸洗、中和、磷化、皂化，时间分别控制在15-45分钟；
4）将步骤3）处理后的管体置于冷拔机上进行冷拔，冷拔总次数为2-3次，控制最后一次冷拔前的总延伸系数＜1.35，最后一次冷拔前先进行中间热处理及重复一次步骤3）所述表面处理，最后进行冷拔精整至规定的尺寸，冷拔减壁量控制在1.0mm以内，冷拔结束后，进行最终热处理并矫直得到高精度、高强度、高韧性的钢材料。
所述的无缝钢管为25Mn无缝钢管或Q345B/C/D/E无缝钢管。
所述冷拔材料为25Mn无缝钢管时，步骤4）中的中间热处理奥氏体化温度为880℃±20℃，，控制其基体硬度为217-250HBW。
所述冷拔材料为Q345B/C/D/E材料时，步骤4）中中间热处理奥氏体化温度为920℃±20℃，控制其基体硬度为230-270HBW。
所述矫直时保证管体的直线度为0.3-1.0mm/1000mm。
所述最终热处理温度为500℃±50℃。
本发明提供的冷拔方法，将冷拔加工和热处理结合起来的方法不仅使金属精密成型，特别能充分发挥金属材料的潜能；在具有高精度、高强度的同时有良好韧性和耐低温冲击及焊接性能；且材料强度、经济性较前期材料都有较大的提高。市场前景广阔；是一种质优价廉的产品。
该方法的特点在于，前期冷拔规则尺寸，通过中间热处理细化晶粒，提高材料的强度及低温冲击性能。热处理后最终冷拔的目的在于：1、精整内外径，提高其尺寸精度；2、提高其表面质量，粗糙度达到Ra0.8-6.3；3、提高其抗拉强度和屈服强度。
本发明所提供的高强度、高精度、高韧性的25Mn及Q345系列无缝钢管的精密冷拔方法，生产的钢管耐低温冲击性能好，生产力高，材料利用充分，得到的表面质量好，机械性能优越；克服了材料较低含碳量与高强度的矛盾，且生产的钢材料的尺寸精度及力学性能指标分别超过了国家标准GB/T3639、GB/T8262及GB/T1591要求。
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：
材料牌号：Q345E，规格φ180mm×18×6000mm（长度）的坯管经两次冷拔可得规格φ178mm×15×7200mm成品管，总延伸系数1.2，总减壁量3.0mm。
具体步骤如下：
1）选材首先检测毛坯管的化学成分符合标准GB/T1591-2008的规定；检测毛坯管的内外表面质量，不得有明显气孔、裂缝、夹渣的缺陷；
2）对毛坯管焊接夹头，外径φ175mm，内径160mm，长度280mm；
3）将合格的毛坯管经酸洗、中和、磷化剂、皂化剂分别处理，时间分别控制在15-30分钟；
酸洗一般采用15wt%左右的硫酸H2SO4、硝酸HNO3或盐酸HCl，清洗钢管表面的氧化层；磷化时常采用磷酸锌、锰盐附着磷化膜；
4）将处理好的毛坯管置于冷拔机上第一次冷拔，冷拔至外径φ178mm，内径φ146.5mm减壁量在2.0mm左右；接下来进行一次中间热处理，处理温度920℃±20℃，控制硬度值230-270HBW，然后对内外径喷砂处理，再经酸洗、中和、磷化、皂化处理；第二次冷拔减壁量在1mm以内；冷拔到规定尺寸后进行最终热处理，温度在450℃-550℃之间。矫直后得到的冷拔管技术指标如下：
尺寸精度：IT9-13；
直线度：0.3-0.6mm/1000；
表面粗糙度Ra：0.8-6.3；
内孔圆度：小于公称尺寸的0.15-0.3%；
抗拉强度≥800Mpa；
屈服强度≥680Mpa；
断面收缩率Ψ（%）≥50；
材料延伸率≥16；
硬度230-270HBW；
常温冲击Akv：≥90（J）；
（-20℃）冲击Akv：≥60（J）；
(-40℃)冲击Akv：≥40（J）。
实施例2：
原材料牌号25Mn，规格φ168mm/φ134mm（壁厚17mm）×6000mm（长度）的，毛坯管经两次冷拔可得规格φ163mm/φ134mm（壁厚14.5mm）×7100mm成品管，总延伸系数1.19，总减壁量2.5mm。
具体工艺步骤如下：
1）检测毛坯管的化学成分国符合标GB/T699-1999的规定；检测毛坯管的内外表面质量，不得有明显气孔、裂缝、夹渣的缺陷；
2）对毛坯管焊接夹头，外径φ162.5mm，内径134.5mm，长度260mm；
3）将合格毛坯管酸洗、中和、磷化、皂化分别处理，时间分别控制在15-30分钟；
4）将处理好的毛坯管置于冷拔机上第一次冷拔，冷拔至外径φ163mm，内径φ132mm减壁量在1.5mm；接下来进行一次中间热处理，处理温度880℃±20℃，控制硬度值220HBW左右，然后对内外径喷砂处理，再酸洗、磷化、皂化处理；控制第二次冷拔减壁量在1mm以内，冷拔到规定尺寸后进行最终热处理，温度在450℃-550℃之间。矫直得到的冷拔管技术指标如下：
尺寸精度：IT9-13级；
直线度：0.3-0.6mm/1000；
表面粗糙度Ra：0.8-6.3；
内孔圆度：小于公称尺寸的0.15-0.3%；
抗拉强度≥780Mpa；
屈服强度≥650Mpa；
断面收缩率Ψ（%）≥50；
材料延伸率≥15；
硬度217-250HBW；
常温冲击Akv：65（J）；
（-20℃）冲击Akv：47（J）。
实施例3：
材料牌号：Q345B，规格φ127mm×17×6000mm（长度）的坯管经两次冷拔可得规格φ127mm×14.25×7200mm成品管，总延伸系数1.2，总减壁量2.75mm。
具体步骤如下：
1）选材首先检测毛坯管的化学成分符合标准GB/T1591-2008的规定；检测毛坯管的内外表面质量，不得有明显气孔、裂缝、夹渣的缺陷；
2）对毛坯管焊接夹头，外径φ125mm，内径φ100mm，长度260mm；
3）将合格的毛坯管经酸洗、中和、磷化剂、皂化剂分别处理，时间分别控制在15-30分钟；
4）将处理好的毛坯管置于冷拔机上第一次冷拔，冷拔至尺寸规格φ127×15mm，减壁量在2.0mm；接下来进行一次中间热处理，处理温度920℃±20℃，控制硬度值230-270HBW，然后对内外径喷砂处理，再酸洗、中和、磷化、皂化处理；第二次冷拔减壁量在0.75mm左右；冷拔到规定尺寸后进行最终热处理，温度在450℃-550℃之间。矫直得到的冷拔管技术指标如下：
尺寸精度：IT9-13；
直线度：0.3-0.6mm/1000；
表面粗糙度Ra：0.8-6.3；
内孔圆度：小于公称尺寸的0.15-0.3%；
抗拉强度≥800Mpa；
屈服强度≥680Mpa；
断面收缩率Ψ（%）≥50；
材料延伸率≥16；
硬度230-270HBW；
常温冲击Akv：≥90（J）；
（-20℃）冲击Akv：≥60（J）。
Claims (3)
1.一种高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法，其特征在于具体包括以下步骤：
1）选材检测毛坯管的化学成分，表面质量：不得有明显气孔、裂缝、夹层的缺陷，所述的毛坯管为25Mn无缝钢管或Q345B/C/D/E无缝钢管；
2）对毛坯管一端车夹头；
3）将所得的毛坯管依次进行酸洗、中和、磷化、皂化，时间分别控制在15-45分钟；
4）将步骤3）处理后的管体置于冷拔机上进行冷拔，冷拔总次数为2-3次，控制最后一次冷拔前的总延伸系数＜1.35，最后一次冷拔前先进行中间热处理及重复一次步骤3）的操作，最后进行冷拔精整至规定的尺寸，冷拔减壁量控制在1.0mm以内，冷拔结束后，进行最终热处理，处理温度为500℃±50℃；并矫直，保证管体的直线度为0.3-1.0mm/1000mm，最后得到高精度、高强度、高韧性的钢材料。
2.根据权利要求1所述的高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法，其特征在于：所述毛坯管为25Mn无缝钢管时，步骤4）中的中间热处理奥氏体化温度为880℃±20℃，控制其基体硬度为217-250HBW。
3.根据权利要求1所述的高精度、高强度、高韧性无缝钢管的精密冷拔方法，其特征在于：所述毛坯管为Q345B/C/D/E无缝钢管时，步骤4）中的中间热处理奥氏体化温度为920℃±20℃，控制其基体硬度为230-270HBW。
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