一種異型鋼管的熱處理工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及異型鋼管【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種異型鋼管的熱處理工藝,包括以下步驟：(1)調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行高溫回火預(yù)處理；(2)回火處理完成后，采用鐵素化學(xué)處理、奧氏體化學(xué)處理相結(jié)合的方法對(duì)鋼管進(jìn)行處理，(3)最后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180-230℃范圍內(nèi)，抽至真空，進(jìn)行二次淬火處理，保溫2.5-3h；再升溫至580-630℃范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進(jìn)行高溫回火，保溫7-8h，再降至室溫，完成整個(gè)熱處理過(guò)程。經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝處理后得到的異型鋼管，抗屈服強(qiáng)度提高至1100-1250MPa，抗拉強(qiáng)度提高至1200-1350MPa；抗疲勞壽命長(zhǎng)、耐磨，耐腐蝕，熱膨脹系數(shù)低，焊接性好，鋼管整體直度較好，殘余應(yīng)力低；本發(fā)明的熱處理工藝，綠色環(huán)保，成本低廉。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種異型鋼管的熱處理工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及異型鋼管【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種異型鋼管的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]異型鋼管是一種具有中空截面的長(zhǎng)條鋼材，廣泛用于汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)、輪船以及航天發(fā)射器等構(gòu)造部件、機(jī)械零部件、石油化工、地質(zhì)鉆探、紡織機(jī)械、無(wú)線電通訊、醫(yī)療衛(wèi)生、竣工等各個(gè)領(lǐng)域。采用異型鋼管制造環(huán)形零件，可以提高材料利用率，簡(jiǎn)化制造工藝，節(jié)約材料和加工工時(shí)。
[0003]為了保證鋼管的質(zhì)量，延長(zhǎng)鋼管的使用壽命，需要對(duì)鋼管進(jìn)行熱處理。傳統(tǒng)的異型鋼管的熱處理工藝，通常采用正火熱處理工藝，該工藝能使材料具有一定的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度，但材料的韌性不足、抗彎曲和扭曲性能力低下。
[0004]對(duì)于高強(qiáng)度高韌性的異型鋼管，普遍采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝，來(lái)提高鋼管的強(qiáng)度和韌性。在調(diào)質(zhì)處理過(guò)程中為了提高材料的強(qiáng)度，必須降低揮霍溫度或者縮短回火保溫時(shí)間，這樣材料的韌性就會(huì)降低。而如果為了獲得更好地韌性，必須提高回火溫度或者延長(zhǎng)回火時(shí)間，這樣鋼管的強(qiáng)度就會(huì)降低?，F(xiàn)有的異型鋼管熱處理工藝，通過(guò)淬火固溶來(lái)提高強(qiáng)度，通過(guò)回火析出來(lái)改善韌性，不能有效協(xié)調(diào)強(qiáng)度和韌性之間的矛盾關(guān)系，改善鋼管的強(qiáng)度和韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的 技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中異型鋼管的強(qiáng)度韌性低的技術(shù)不足，提供一種異型鋼管的熱處理工藝，能將異型鋼管的抗屈服強(qiáng)度提高至1100-1250MPa，抗拉強(qiáng)度提高至1200-1350MPa。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0008](I)調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行高溫回火預(yù)處理；
[0009](2)回火處理完成后，采用鐵素化學(xué)處理、奧氏體化學(xué)處理相結(jié)合的方法對(duì)鋼管進(jìn)行處理，在臨界溫度以上，進(jìn)行氮碳共滲的高溫化學(xué)熱處理；同時(shí)，在臨界溫度以上進(jìn)行滲硼的高溫化學(xué)熱處理；再進(jìn)行奧氏體滲鋁；
[0010](3)最后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180-230°c范圍內(nèi)，抽至真空，進(jìn)行二次淬火處理，保溫2.5-3h ;再升溫至580-630°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進(jìn)行高溫回火，保溫7-8h，再降至室溫，完成整個(gè)熱處理過(guò)程。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟(1)中預(yù)處理的溫度為680-730°C，保溫時(shí)間為45_75min，預(yù)
處理完成后空冷至室溫。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過(guò)干燥凈化的氨氣，通過(guò)螺旋管道加熱至580-630°C，氮?dú)饨?jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待
1.5-2.5h后，滲碳深度達(dá)到要求后，維持溫度保持在650-700°C，施加0.05-0.07Pa大氣壓力，碳?xì)錃夂偷x子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過(guò)4-5h，停止甲烷的通入。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HCO3為催滲劑，將溫度控制為800-950°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫
3-5h。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01%，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為650-700°C，時(shí)間為 30-45min。
[0015]采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:
[0016](I)經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝處理后得到的異型鋼管，抗屈服強(qiáng)度提高至1100-1250MPa，抗拉強(qiáng)度提高至1200_1350MPa ;抗疲勞壽命長(zhǎng)、耐磨，耐腐蝕，精度高，熱膨脹系數(shù)低，焊接性好，鋼管整體直度較好，殘余應(yīng)力低；
[0017](2)本發(fā)明的熱處理工藝，綠色環(huán)保，成本低廉，適于廣泛推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0021](I)調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行高溫回火預(yù)處理；預(yù)處理的溫度為680°C，保溫時(shí)間為45min,預(yù)處理完成后空冷至室溫。
[0022](2)回火處理完成后，采用鐵素化學(xué)處理、奧氏體化學(xué)處理相結(jié)合的方法對(duì)鋼管進(jìn)行處理，在臨界溫度以上，進(jìn)行氮碳共滲的高溫化學(xué)熱處理；同時(shí)，在臨界溫度以上進(jìn)行滲硼的高溫化學(xué)熱處理；再進(jìn)行奧氏體滲鋁；
[0023]氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過(guò)干燥凈化的氨氣，通過(guò)螺旋管道加熱至580°C，氮?dú)饨?jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待1.5h后，滲碳深度達(dá)到要求后，維持溫度保持在650°C，施加0.05Pa大氣壓力，碳?xì)錃夂偷x子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過(guò)4h，停止甲烷的通入。
[0024]滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HC03為催滲劑，將溫度控制為800°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫3h。
[0025]奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01 %，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為650°C，時(shí)間為30min。
[0026](3)最后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180°C范圍內(nèi)，抽至真空，進(jìn)行二次淬火處理，保溫2.5h ;再升溫至580°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進(jìn)行高溫回火，保溫7_8h，再降至室溫，完成整個(gè)熱處理過(guò)程。
[0027]實(shí)施例2
[0028]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0029](1)調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行高溫回火預(yù)處理；預(yù)處理的溫度為700°C，保溫時(shí)間為60min,預(yù)處理完成后空冷至室溫。
[0030](2)回火處理完成后，采用鐵素化學(xué)處理、奧氏體化學(xué)處理相結(jié)合的方法對(duì)鋼管進(jìn)行處理，在臨界溫度以上，進(jìn)行氮碳共滲的高溫化學(xué)熱處理；同時(shí)，在臨界溫度以上進(jìn)行滲硼的高溫化學(xué)熱處理；再進(jìn)行奧氏體滲鋁；
[0031]氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過(guò)干燥凈化的氨氣，通過(guò)螺旋管道加熱至600°C，氮?dú)饨?jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待2h后，滲碳深度達(dá)到要求后，維持溫度保持在680°C，施加0.06Pa大氣壓力，碳?xì)錃夂偷x子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過(guò)4.5h，停止甲烷的通入。
[0032]滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HCO3為催滲劑，將溫度控制為850°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫4h。
[0033]奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01 %，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為680°C，時(shí)間為30min。
[0034](3)最后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至200°C范圍內(nèi)，抽至真空，進(jìn)行二次淬火處理，保溫2.5h;再升溫至600°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進(jìn)行高溫回火，保溫7_8h，再降至室溫，完成整個(gè)熱處理過(guò)程。
[0035]實(shí)施例3
[0036]一種異型鋼管的熱處理工藝，所述處理工藝包括以下步驟:
[0037](I)調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行高溫回火預(yù)處理；預(yù)處理的溫度為730°C，保溫時(shí)間為75min,預(yù)處理完成后空冷至室溫。
[0038](2)回火處理完成后，采用鐵素化學(xué)處理、奧氏體化學(xué)處理相結(jié)合的方法對(duì)鋼管進(jìn)行處理，在臨界溫度以上 ，進(jìn)行氮碳共滲的高溫化學(xué)熱處理；同時(shí)，在臨界溫度以上進(jìn)行滲硼的高溫化學(xué)熱處理；再進(jìn)行奧氏體滲鋁；
[0039]氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過(guò)干燥凈化的氨氣，通過(guò)螺旋管道加熱至630°C，氮?dú)饨?jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待2.5h后，滲碳深度達(dá)到要求后，維持溫度保持在700°C，施加0.07Pa大氣壓力，碳?xì)錃夂偷x子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過(guò)5h，停止甲烷的通入。
[0040]滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HC03為催滲劑，將溫度控制為950°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫5h。
[0041]奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的0.01 %，錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為700°C，時(shí)間為45min。
[0042](3)最后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至230°C范圍內(nèi)，抽至真空，進(jìn)行二次淬火處理，保溫3h ;再升溫至630°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進(jìn)行高溫回火，保溫7_8h，再降至室溫，完成整個(gè)熱處理過(guò)程。
[0043]實(shí)施例2為最佳實(shí)施例。
[0044]盡管上述實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但是本發(fā)明的技術(shù)方案并不限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的思想和宗旨的情況下，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的任何改動(dòng)都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于，所述處理工藝包括以下步驟: (1)調(diào)質(zhì)熱處理前進(jìn)行高溫回火預(yù)處理； (2)回火處理完成后，采用鐵素化學(xué)處理、奧氏體化學(xué)處理相結(jié)合的方法對(duì)鋼管進(jìn)行處理，在臨界溫度以上，進(jìn)行氮碳共滲的高溫化學(xué)熱處理；同時(shí)，在臨界溫度以上進(jìn)行滲硼的高溫化學(xué)熱處理；再進(jìn)行奧氏體滲鋁； (3)最后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，將處理后的鋼管迅速降溫至180-230°C范圍內(nèi)，抽至真空，進(jìn)行二次淬火處理，保溫2.5-3h ;再升溫至580-630°C范圍內(nèi)，保持真空狀態(tài)，進(jìn)行高溫回火，保溫7-8h，再降至室溫，完成整個(gè)熱處理過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(1)中預(yù)處理的溫度為680-730°C，保溫時(shí)間為45-75min，預(yù)處理完成后空冷至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟(2)中氮碳共滲的熱處理工藝為:將經(jīng)過(guò)干燥凈化的氨氣，通過(guò)螺旋管道加熱至580-630°C，氮?dú)饨?jīng)加熱析出氮離子，在螺旋管道中通入甲烷，待1.5-2.5h后，滲碳深度達(dá)到要求后，維持溫度保持在650-700°C，施加0.05-0.07Pa大氣壓力，碳?xì)錃夂偷x子充滿待處理的鋼管四周，經(jīng)過(guò)4-5h，停止甲烷的通入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(2)中滲硼的熱處理工藝采用粉末滲硼法，以Fe-B為供硼及，KBF4和NH4HC03為催滲劑，將溫度控制為800-950°C，使其充滿待處理的鋼管四周，保溫3-5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼管的熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(2)中奧氏體滲鋁的工藝采用鋁浴法，在鋁浴中加入鋁少量鋅和錳，鋅的添加量為鋁質(zhì)量的.0.01%,錳的添加量為鋁質(zhì)量的0.02%，控制溫度為605-700°C，時(shí)間為30_45min。
【文檔編號(hào)】C23F17/00GK104032311SQ201410307429
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】郭洪建, 楊日升 申請(qǐng)人:張家港市華尊寶特種材料科技有限公司