CN116516258A - 一种耐低温高强度冷拔管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐低温高强度冷拔管及其制备方法，冷拔管由具有优良焊接性能的低碳低合金钢热轧管坯料加工而成，具体包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Cu、V、Re、B和Fe；将热轧管坯料依次进行淬火、高温回火、表面处理、冷拔、去应力退火、校直和定尺锯切工序获得耐低温高强度的冷拔管。本发明冷拔管具有较高的强韧性配合，低温下，仍具有较高的低温韧性，可以显著提高油缸在低温环境下使用安全性；同时，冷拔管的原料成本可控，加工制造工艺简单、易实现，生产周期短，成本低，产品高质量且性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体是一种耐低温高强度冷拔管及其制备方法。
背景技术
液压缸是工程机械最重要的动力执行元件，主要组成部件有缸筒、活塞、缸盖、活塞杆以及密封装置等。其中缸筒在液压缸中扮演了非常关键的角色，液压缸在工作时，缸筒承受内部的液压力作用，液压力大小取决于工作负载。随着能源和基础设施建设发展需要，大吨位工程机械产品越来越受青睐，对液压缸缸筒的承载力要求也越来越高；加之，工程机械使用工况恶劣，工作中存在震动，会对液压缸产生冲击，尤其是在低温环境工作时，对液压缸材料抗低温冲击性能提出较高要求。然而液压缸生产厂家在提高缸筒强度的同时，往往会导致缸筒的韧性降低，如何研发高强度高韧性特别是耐低温冲击的缸筒成为液压缸生产厂家迫切需要解决的问题。
液压缸缸筒常用材料有无缝钢管和冷拔管，其中冷拔管因其高材料利用率、高精度、高强度等特点，被广泛用作液压缸缸筒材料，特别在加工细长深孔和长径比大的长、大缸筒方面具有无缝钢管无法比拟的优点。冷拔管的生产工序为热轧管坯+表面处理（酸洗+磷化+皂化）+冷拔+去应力退火+校直+定尺锯切。目前冷拔管多选用Q345B、25Mn、27SiMn等低碳合金钢热轧管拉拔而成，制备的冷拔管虽然可以获得高强度，但低温冲击韧性较差。冷拔管低温韧性差的原因是热轧管坯料中存在带状组织。热轧管坯直接进行冷拔加工，虽然可以获得较高的强度，但冲击功会显著降低，即使经去应力退火处理后，冲击功也不会有显著增加，无法满足液压缸耐冲击性能要求，尤其是耐低温冲击要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种耐低温高强度冷拔管及其制备方法。
本发明是以如下技术方案实现的：一种耐低温高强度冷拔管，冷拔管由具有优良焊接性能的低碳低合金钢热轧管坯料加工而成，其中，热轧管坯料中成分的重量百分比为：C：0.18~0.20%、Si：0.20 ~0.50%、Mn：1.20 ~1.80%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Cr：0.10~0.30%、Ni：≤0.50%、Mo：≤0.45%、Cu：≤0.30%、V：≤0.20 %、Re：≤0.05%、B：≤0.005%、余量为Fe。
其进一步是：所述Re的重量百分比为0.03~0.05%，所述B的重量百分比为0.002~0.005%。
耐低温高强度冷拔管的制备方法，将热轧管坯料依次进行淬火、高温回火、表面处理、冷拔、去应力退火、校直和定尺锯切工序获得耐低温高强度的冷拔管；
所述淬火工序中，热轧管坯料以低于300℃/h的升温速度，升温至870~920℃，保温0.5~1h，出炉快速浸入8~12%的NaCl溶液中。
所示淬火工序中包括一次淬火和二次淬火。
所述高温回火工序中，热轧管坯料以低于300℃/h的升温速度，升温至600~700℃，保温1~3h，出炉空冷至室温。
所述表面处理包括酸洗、磷化和皂化工序。
所述冷拔工序中根据坯料管和成品冷拔管尺寸，选用相应的内外模具，冷拔加工。
所述去应力退火工序中，退火温度为450~550℃，保温时间1~3h，随炉冷却至300℃后出炉空冷至室温。
所述校直工序采用点校的方式，获得满足直线度要求的冷拔管。
本发明具有以下优点：本发明的耐低温高强度冷拔管及其制备方法，冷拔管通过选择合适的无缝钢管坯料，通过冷拔前的预备热处理工艺，再经常规的表面处理、冷拔、去应力退火、校直、定尺锯切等生产工序加工而成，具有较高的强韧性配合，低温下，仍具有较高的低温韧性，可以显著提高油缸在低温环境下使用安全性；同时，冷拔管的原料成本可控，加工制造工艺简单、易实现，生产周期短，成本低，产品高质量且性能稳定。
附图说明
图1是本发明的热轧管坯料一次淬火和二次淬火工艺曲线图；
图2是本发明的热轧管坯料高温回火工艺曲线图；
图3是本发明的冷拔管去应力退火工艺曲线图；
图4是本发明的冷拔管100倍显微组织图；
图5是本发明的冷拔管500倍显微组织图。
实施方式
以下结合附图对本发明专利的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
如图1至图5所示的一种耐低温高强度冷拔管，冷拔管由具有优良焊接性能的低碳低合金钢热轧管坯料加工而成，其中，热轧管坯料中成分的重量百分比为：C：0.18~0.20%、Si：0.20 ~0.50%、Mn：1.20 ~1.80%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Cr：0.10~0.30%、Ni：≤0.50%、Mo：≤0.45%、Cu：≤0.30%、V：≤0.20 %、Re：≤0.05%、B：≤0.005%、余量为Fe。本发明的耐低温高强度冷拔管，优化了Cr、Ni、Mo合金元素含量，并添加少量V、Re和B，获得一种具有优良焊接性能的低碳低合金钢无缝钢管。
如图1至图5所示的一种耐低温高强度冷拔管，所述Re的重量百分比为0.03~0.05%，所述B的重量百分比为0.002~0.005%。本发明的冷拔管材料中，对Re和B的重量百分比做了进一步优化，可达到细化晶粒、净化晶界的效果。
如图1至图5所示的一种耐低温高强度冷拔管制备方法，将热轧管坯料依次进行淬火、高温回火、表面处理、冷拔、去应力退火、校直和定尺锯切工序获得耐低温高强度的冷拔管。
如图1至图4所示的一种耐低温高强度冷拔管制备方法，所示淬火工序中包括一次淬火和二次淬火，所述一次淬火和二次淬火中，热轧管坯料以低于300℃/h的升温速度，升温至870~920℃，保温0.5~1h，出炉快速浸入8~12%的NaCl溶液中；本发明的热轧管坯料经过一次淬火和二次淬火后，可消除坯料力学性能的各向异性，细化晶粒。
如图1至图5所示的一种耐低温高强度冷拔管制备方法，所述高温回火工序中，热轧管坯料以低于300℃/h的升温速度，升温至600~700℃，保温1~3h，出炉空冷至室温。本发明的热轧管坯料经过高温回火后可消除残余应力，提高坯料管的塑性和韧性。
如图1至图5所示的一种耐低温高强度冷拔管制备方法，所述去应力退火工序中，退火温度为450~550℃，保温时间1~3h，随炉冷却至300℃后出炉空冷至室温。本发明的热轧管坯料经过退火工序后可消除残余应力，改善力学性能。
如图1至图5所示的一种耐低温高强度冷拔管制备方法，所述表面处理包括酸洗、磷化和皂化工序。所述冷拔工序中根据坯料管和成品冷拔管尺寸，选用相应的内外模具，冷拔加工。所述校直工序采用点校的方式，获得满足直线度要求的冷拔管。本发明的表面处理工序中，包括酸洗、磷化和皂化，酸洗去除钢管表面氧化皮，磷化是在钢管表面生产磷化膜，皂化是使皂化液吸附在磷化膜孔隙中，起润滑减摩作用。定尺锯切根据油缸产品需要，锯切冷拔管。
为进一步理解本发明技术方案，结合下面给出的实施例，对本发明提供的耐低温高强度冷拔管的制备方法进行具体描述，实施例1具体内容如下：
材料选择：
热轧管坯料为委托钢厂生产的热轧无缝钢管，成分的重量百分比具体为C：0.20%，Si：0.38%，Mn：1.26%，S：0.008%，P：0.010%，Cr：0.13%、Ni：0.03%、Mo：0.02%、Cu：0.08%、V：0.05 %，余量为Fe。
制作工艺：
步骤一、热轧管坯料以250℃/h的升温速度，升温至900℃，保温1h，出炉快速浸入10%的NaCl溶液中淬火冷却；
步骤二、淬火后的钢管及时以250℃/h的升温速度，升温至650℃，保温1.5h，出炉空冷至室温；
步骤三、经表面处理、冷拔、去应力退火、校直、定尺锯切，其中去应力退火温度为500℃，保温1h，升温2h。
对上述方法获得的冷拔管进行显微组织观察，其显微组织为细小回火索氏体组织，形貌如图4和图5所示。对上述方法获得的冷拔进行力学性能测试，测试结果如下：Rp0.2=762MPa，Rm=806MPa，A=19.4%，冲击功KV2=183 J，综合力学性能优异。
本发明的耐低温高强度冷拔管及其制备方法，选择合适的无缝钢管坯料，通过冷拔前的预备热处理工艺，包括一次淬火、二次淬火以及高温回火工序，再经常规的表面处理、冷拔、去应力退火、校直、定尺锯切等生产工序加工而成，冷拔管屈服强度不小于740MPa，抗拉强度不小于800MPa，断后延伸率不小于18%，在-20℃的环境下冲击功不小于150J，冲击功可由原来的30~40J提升至150J以上，提升约300%，综合力学性能优异，耐低温性能优良，可靠性高，可满足大吨位工程机械液压缸缸筒生产要求；在低温环境下，具有较高的低温韧性，可以显著提高油缸在低温环境下使用安全性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明专利的优选实例而已，并不用于限制本发明专利，尽管参照前述实施例对本发明专利进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐低温高强度冷拔管，其特征在于：冷拔管由具有优良焊接性能的低碳低合金钢热轧管坯料加工而成，其中，热轧管坯料中成分的重量百分比为：C：0.18~0.20%、Si：0.20~0.50%、Mn：1.20 ~1.80%、P：≤0.020%、S：≤0.020%、Cr：0.10~0.30%、Ni：≤0.50%、Mo：≤0.45%、Cu：≤0.30%、V：≤0.20 %、Re：≤0.05%、B：≤0.005%、余量为Fe。
2.如权利要求1所述的一种耐低温高强度冷拔管，其特征在于：所述Re的重量百分比为0.03~0.05%，所述B的重量百分比为0.002~0.005%。
3.制备权利要求1所述的一种耐低温高强度冷拔管的方法，其特征在于：将热轧管坯料依次进行淬火、高温回火、表面处理、冷拔、去应力退火、校直和定尺锯切工序获得耐低温高强度的冷拔管；
所述淬火工序中，热轧管坯料以低于300℃/h的升温速度，升温至870~920℃，保温0.5~1h，出炉快速浸入8~12%的NaCl溶液中。
4.如权利要求3所述的耐低温高强度冷拔管的制备方法，其特征在于：所示淬火工序中包括一次淬火和二次淬火。
5.如权利要求3所述的耐低温高强度冷拔管的制备方法，其特征在于：所述高温回火工序中，热轧管坯料以低于300℃/h的升温速度，升温至600~700℃，保温1~3h，出炉空冷至室温。
6.如权利要求3所述的耐低温高强度冷拔管的制备方法，其特征在于：所述表面处理包括酸洗、磷化和皂化工序。
7.如权利要求3所述的耐低温高强度冷拔管的制备方法，其特征在于：所述冷拔工序中根据坯料管和成品冷拔管尺寸，选用相应的内外模具，冷拔加工。
8.如权利要求3所述的耐低温高强度冷拔管的制备方法，其特征在于：所述去应力退火工序中，退火温度为450~550℃，保温时间1~3h，随炉冷却至300℃后出炉空冷至室温。
9.如权利要求3所述的耐低温高强度冷拔管的制备方法，其特征在于：所述校直工序采用点校的方式，获得满足直线度要求的冷拔管。
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- 2023-05-31 CN CN202310630859.XA patent/CN116516258A/zh active Pending
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