CN104372260B - 高强度钢拉杆及其热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高强度钢拉杆及其热处理方法，高强度钢拉杆，化学成份按质量百分比为：C：0.12‑0.15%，Ni：13.5‑13.8%，Cr：5.4‑5.8%，Si：1.5‑1.8%，Mn：1.2‑1.5%，Cu：1.8‑2.2%，V：0.56‑0.58%，Mo：0.21‑0.28%，P：0.036‑0.038%，W：0.65‑0.68%，复合稀土：0.16‑0.18%，余量为Fe；该高强度钢拉杆不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，并且其耐腐蚀性能和耐摩擦性能显著提高，热处理工艺简单，并且可以减少钢拉杆的用量和降低结构的复杂程度，减少耗材，方便工人安装，工作效率高，降低成本，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及高强度钢拉杆，具体的说是高强度钢拉杆及其热处理方法。
背景技术
钢拉杆在建筑行业的应用广泛，尤其用于跨度大，结构复杂的支撑作用，其重要性不言而喻，但是目前现有的钢拉杆存在强度低，使用寿命短，并且在实际运用过程中通过增加其数量和尺寸来达到设计强度，大大增加了成本，并且也增加了其结构的复杂程度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出高强度钢拉杆及其热处理方法，该高强度钢拉杆不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，并且其耐腐蚀性能和耐摩擦性能显著提高，热处理工艺简单，并且可以减少钢拉杆的用量和降低结构的复杂程度，减少耗材，方便工人安装，工作效率高，降低成本，安全性高。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：高强度钢拉杆，化学成份按质量百分比为：C：0.12-0.15％，Ni：13.5-13.8％，Cr：5.4-5.8％，Si：1.5-1.8％，Mn：1.2-1.5％，Cu：1.8-2.2％，V：0.56-0.58％，Mo：0.21-0.28％，P：0.036-0.038％，W：0.65-0.68％，复合稀土：0.16-0.18％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：20-22％，Pr：4-6％，Er：11-13％，Ho：10-12％，Nd：12-15％，Sm：11-13％，余量为Tm。
本发明还提供了高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：
步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至755-760℃，保温5-8h，然后放入油冷却池中浸泡20-30min后，取出进行回火处理：放入中频炉中加热至500-510℃，保温1-2h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到530-560℃，保温30-42min，然后用水冷以12-16℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到860-870℃，用油冷以13-16℃/s的速度冷却至室温；
步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至800-850℃，保温50-60min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以5-8℃/s的速度冷却至450-480℃，然后用风冷以4-6℃/s的速度冷却至120-125℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1005-1008℃，保温5-8h，然后风冷以18-20℃/s的速度冷却至室温；
步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以10-20℃/s的速度加热至880-920℃，保温4-5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为4-6℃/s，冷却至350-360℃，保温35-40min，然后以8-10℃/s速度冷却至室温；
步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100-150℃，干燥时间为5-8h，然后空冷至室温；
步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的高强度钢拉杆，化学成份按质量百分比为：C：0.12％，Ni：13.5％，Cr：5.4％，Si：1.5％，Mn：1.2％，Cu：1.8％，V：0.56％，Mo：0.21％，P：0.036％，W：0.65％，复合稀土：0.16％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：20％，Pr：4％，Er：11％，Ho：10％，Nd：12％，Sm：11％，余量为Tm。
前述的高强度钢拉杆，化学成份按质量百分比为：C：0.15％，Ni：13.8％，Cr：5.8％，Si：1.8％，Mn：1.5％，Cu：2.2％，V：0.58％，Mo：0.28％，P：0.038％，W：0.68％，复合稀土：0.18％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：22％，Pr：6％，Er：13％，Ho：12％，Nd：15％，Sm：13％，余量为Tm。
前述的高强度钢拉杆，化学成份按质量百分比为：C：0.12-0.15％，Ni：13.7％，Cr：5.6％，Si：1.7％，Mn：1.3％，Cu：1.9％，V：0.57％，Mo：0.25％，P：0.037％，W：0.66％，复合稀土：0.17％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：21％，Pr：5％，Er：12％，Ho：11％，Nd：14％，Sm：12％，余量为Tm。
前述的高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至755℃，保温5h，然后放入油冷却池中浸泡20min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至500℃，保温1h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到530℃，保温30min，然后用水冷以12℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到860℃，用油冷以13℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至800℃，保温50min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以5℃/s的速度冷却至450℃，然后用风冷以4℃/s的速度冷却至120℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1005℃，保温5h，然后风冷以18℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以10℃/s的速度加热至880℃，保温4h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为4℃/s，冷却至350℃，保温35min，然后以8℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100℃，干燥时间为5h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
前述的高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至760℃，保温8h，然后放入油冷却池中浸泡30min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至510℃，保温2h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到560℃，保温42min，然后用水冷以16℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到870℃，用油冷以16℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至850℃，保温60min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以8℃/s的速度冷却至480℃，然后用风冷以6℃/s的速度冷却至125℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1008℃，保温8h，然后风冷以20℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以20℃/s的速度加热至920℃，保温5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为6℃/s，冷却至360℃，保温40min，然后以10℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为150℃，干燥时间为8h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
前述述的高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至758℃，保温6h，然后放入油冷却池中浸泡28min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至508℃，保温1.5h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到540℃，保温38min，然后用水冷以14℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到865℃，用油冷以14℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至830℃，保温55min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以7℃/s的速度冷却至470℃，然后用风冷以5℃/s的速度冷却至122℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1007℃，保温6h，然后风冷以19℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以18℃/s的速度加热至900℃，保温4.5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为5℃/s，冷却至355℃，保温38min，然后以9℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为130℃，干燥时间为7h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
本发明的有益效果是：该高强度钢拉杆不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，并且其耐腐蚀性能和耐摩擦性能显著提高，热处理工艺简单，并且可以减少钢拉杆的用量和降低结构的复杂程度，减少耗材，方便工人安装，工作效率高，降低成本，安全性高；其中加入Mo元素，能提高耐腐蚀性和强度，加入V元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入P元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入Cr和Ni微量元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力，同时还加入了稀土元素，在热处理过程中形成致密的晶粒，并且分布均匀，增加其强度，改善其综合性能，产生意想不到的技术效果；
该热处理工艺中通过将钢拉杆放入冷却油中浸泡，增加其抗疲劳和耐摩擦能力，并且通过两次热处理，降低其脆性，提高其强度，才有油冷和水冷等方法，增加其强度，提高其耐腐蚀，耐摩擦和抗氧化性能，并且采用吹氮气冷却，能防止与空气中的氧气发生氧化反应，有利于细化晶粒和促使晶粒分布均匀等，提高其使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例1
本实施例提供高强度钢拉杆，化学成份按质量百分比为：C：0.12％，Ni：13.5％，Cr：5.4％，Si：1.5％，Mn：1.2％，Cu：1.8％，V：0.56％，Mo：0.21％，P：0.036％，W：0.65％，复合稀土：0.16％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：20％，Pr：4％，Er：11％，Ho：10％，Nd：12％，Sm：11％，余量为Tm；该发明还提供高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至755℃，保温5h，然后放入油冷却池中浸泡20min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至500℃，保温1h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到530℃，保温30min，然后用水冷以12℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到860℃，用油冷以13℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至800℃，保温50min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以5℃/s的速度冷却至450℃，然后用风冷以4℃/s的速度冷却至120℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1005℃，保温5h，然后风冷以18℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以10℃/s的速度加热至880℃，保温4h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为4℃/s，冷却至350℃，保温35min，然后以8℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100℃，干燥时间为5h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
实施例2
本实施例提供高强度钢拉杆：化学成份按质量百分比为：C：0.15％，Ni：13.8％，Cr：5.8％，Si：1.8％，Mn：1.5％，Cu：2.2％，V：0.58％，Mo：0.28％，P：0.038％，W：0.68％，复合稀土：0.18％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：22％，Pr：6％，Er：13％，Ho：12％，Nd：15％，Sm：13％，余量为Tm；该发明还提供高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至760℃，保温8h，然后放入油冷却池中浸泡30min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至510℃，保温2h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到560℃，保温42min，然后用水冷以16℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到870℃，用油冷以16℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至850℃，保温60min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以8℃/s的速度冷却至480℃，然后用风冷以6℃/s的速度冷却至125℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1008℃，保温8h，然后风冷以20℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以20℃/s的速度加热至920℃，保温5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为6℃/s，冷却至360℃，保温40min，然后以10℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为150℃，干燥时间为8h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
实施例3
本实施例提供高强度钢拉杆：化学成份按质量百分比为：C：0.12-0.15％，Ni：13.7％，Cr：5.6％，Si：1.7％，Mn：1.3％，Cu：1.9％，V：0.57％，Mo：0.25％，P：0.037％，W：0.66％，复合稀土：0.17％，余量为Fe；复合稀土按质量百分比为：Gd：21％，Pr：5％，Er：12％，Ho：11％，Nd：14％，Sm：12％，余量为Tm；该发明还提供高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至758℃，保温6h，然后放入油冷却池中浸泡28min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至508℃，保温1.5h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到540℃，保温38min，然后用水冷以14℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到865℃，用油冷以14℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至830℃，保温55min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以7℃/s的速度冷却至470℃，然后用风冷以5℃/s的速度冷却至122℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1007℃，保温6h，然后风冷以19℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以18℃/s的速度加热至900℃，保温4.5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为5℃/s，冷却至355℃，保温38min，然后以9℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为130℃，干燥时间为7h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
这样通过以上实施例的技术方案，该高强度钢拉杆不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，并且其耐腐蚀性能和耐摩擦性能显著提高，热处理工艺简单，并且可以减少钢拉杆的用量和降低结构的复杂程度，减少耗材，方便工人安装，工作效率高，降低成本，安全性高。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.高强度钢拉杆，其特征在于：化学成份按质量百分比为：C：0.12-0.15％，Ni：13.5-13.8％，Cr：5.4-5.8％，Si：1.5-1.8％，Mn：1.2-1.5％，Cu：1.8-2.2％，V：0.56-0.58％，Mo：0.21-0.28％，P：0.036-0.038％，W：0.65-0.68％，复合稀土：0.16-0.18％，余量为Fe；
所述复合稀土按质量百分比为：Gd：20-22％，Pr：4-6％，Er：11-13％，Ho：10-12％，Nd：12-15％，Sm：11-13％，余量为Tm；
其中所述高强度钢拉杆的热处理方法，该方法按以下步骤进行：
步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至755-760℃，保温5-8h，然后放入油冷却池中浸泡20-30min后，取出进行回火处理：放入中频炉中加热至500-510℃，保温1-2h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到530-560℃，保温30-42min，然后用水冷以12-16℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到860-870℃，用油冷以13-16℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至800-850℃，保温50-60min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以5-8℃/s的速度冷却至450-480℃，然后用风冷以4-6℃/s的速度冷却至120-125℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1005-1008℃，保温5-8h，然后风冷以18-20℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以10-20℃/s的速度加热至880-920℃，保温4-5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为4-6℃/s，冷却至350-360℃，保温35-40min，然后以8-10℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100-150℃，干燥时间为5-8h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
2.根据权利要求1所述的高强度钢拉杆，其特征在于：化学成份按质量百分比为：C：0.12％，Ni：13.5％，Cr：5.4％，Si：1.5％，Mn：1.2％，Cu：1.8％，V：0.56％，Mo：0.21％，P：0.036％，W：0.65％，复合稀土：0.16％，余量为Fe；
所述复合稀土按质量百分比为：Gd：20％，Pr：4％，Er：11％，Ho：10％，Nd：12％，Sm：11％，余量为Tm。
3.根据权利要求1所述的高强度钢拉杆，其特征在于：化学成份按质量百分比为：C：0.15％，Ni：13.8％，Cr：5.8％，Si：1.8％，Mn：1.5％，Cu：2.2％，V：0.58％，Mo：0.28％，P：0.038％，W：0.68％，复合稀土：0.18％，余量为Fe；
所述复合稀土按质量百分比为：Gd：22％，Pr：6％，Er：13％，Ho：12％，Nd：15％，Sm：13％，余量为Tm。
4.根据权利要求1所述的高强度钢拉杆，其特征在于：化学成份按质量百分比为：C：0.12-0.15％，Ni：13.7％，Cr：5.6％，Si：1.7％，Mn：1.3％，Cu：1.9％，V：0.57％，Mo：0.25％，P：0.037％，W：0.66％，复合稀土：0.17％，余量为Fe；
所述复合稀土按质量百分比为：Gd：21％，Pr：5％，Er：12％，Ho：11％，Nd：14％，Sm：12％，余量为Tm。
5.根据权利要求1所述的高强度钢拉杆，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至755℃，保温5h，然后放入油冷却池中浸泡20min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至500℃，保温1h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到530℃，保温30min，然后用水冷以12℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到860℃，用油冷以13℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至800℃，保温50min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以5℃/s的速度冷却至450℃，然后用风冷以4℃/s的速度冷却至120℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1005℃，保温5h，然后风冷以18℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以10℃/s的速度加热至880℃，保温4h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为4℃/s，冷却至350℃，保温35min，然后以8℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100℃，干燥时间为5h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
6.根据权利要求1所述的高强度钢拉杆，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至760℃，保温8h，然后放入油冷却池中浸泡30min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至510℃，保温2h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到560℃，保温42min，然后用水冷以16℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到870℃，用油冷以16℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至850℃，保温60min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以8℃/s的速度冷却至480℃，然后用风冷以6℃/s的速度冷却至125℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1008℃，保温8h，然后风冷以20℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以20℃/s的速度加热至920℃，保温5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为6℃/s，冷却至360℃，保温40min，然后以10℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为150℃，干燥时间为8h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
7.根据权利要求1所述的高强度钢拉杆，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
步骤(1)：先将钢拉杆放入中频炉中加热至758℃，保温6h，然后放入油冷却池中浸泡28min后，取出进行回火处理，再次放入中频炉中加热至508℃，保温1.5h，然后将钢拉杆空冷至室温，再进行第一次热处理：将钢拉杆加热到540℃，保温38min，然后用水冷以14℃/s的速度冷却到室温，然后再加热到865℃，用油冷以14℃/s的速度冷却至室温；步骤(2)：将室温的钢拉杆表面涂覆一层冷却油，然后加热至830℃，保温55min，然后采用油冷和风冷结合的方法，先用油冷以7℃/s的速度冷却至470℃，然后用风冷以5℃/s的速度冷却至122℃，最后空冷至室温，然后进行第二次热处理：将钢拉杆加热到1007℃，保温6h，然后风冷以19℃/s的速度冷却至室温；步骤(3)：将钢拉杆放入真空炉中，先以18℃/s的速度加热至900℃，保温4.5h，然后全程采用吹氮气冷却，速度为5℃/s，冷却至355℃，保温38min，然后以9℃/s速度冷却至室温；步骤(4)：用冷却油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为130℃，干燥时间为7h，然后空冷至室温；步骤(5)：探伤检查和检查尺寸。
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